物理與化學聯用技術在改善污泥脫水性能及碳源回收的應用

文_周靈俊 馮力 李淮東 北控（杭州）生態環境投資有限公司

一般情況下，污泥處理時的含水量應當不超過整體的60%，甚至在部分污泥處理方法當中，其含水量不能超過整體的40%。針對多種不同污泥中污泥與水的結合方式，研究人員提出了多種污泥脫水的方法。物理與化學聯用技術是近幾年來出現的一種處置污泥方法，本文主要探討其在改善污泥脫水性能及碳源回收的應用效果。

1 應用方法

1.1 實驗對象

為了實現對物理與化學聯用技術在污泥處置中應用時，其污泥脫水性能及碳源回收效果，本文選擇以臺州市黃巖北控污水處理有限公司污泥濃縮池的污泥作為實驗研究對象。通過污泥濃縮池的重力濃縮作用，獲取到含水量在94%～96%的污泥，并將濃縮處理后的污泥放入到本文實驗中準備的污泥調理桶裝置當中。

1.2 實驗材料與設備

根據污泥處置需要以及本文實驗研究需要，實驗中所需的主要設備及材料如表1所示。

表1 實驗主要設備及材料清單

實驗過程中，為了獲取到更加準確的數據信息，本文選擇利用力辰 DHS-16A型號快速水分測定儀對污泥處理過程中的水分進行測定。同時，選用帶有2組過濾裝置的比阻測定儀對污泥的電阻系數進行測定，選用DFC-10A型號毛細吸水時間測定儀實現對實驗過程中污泥處理時間的記錄。

1.3 實驗方法

首先，針對物理與化學聯用技術在處置污泥過程中是否能夠改善污泥脫水性能進行探究，選擇將污泥含水率作為測定內容。實驗開始時，檢查污泥含水率測定儀，尤其測定托盤干燥、無異常。在滿足實驗條件后，調節儀器保持水平，接通電源，按開機鍵開啟。開啟后，注意重量顯示是否為0，若不為0，按去皮鍵歸0。取污泥樣品5～10g，打開儀器，盡量均勻置入托盤內。合上儀器，按干燥開始鍵。干燥結束后，儀器自動發出蜂鳴聲，記錄測定數值。打開儀器，待冷卻5min后取出托盤，清理剩余物，清洗托盤，干燥后放回儀器。

其次，針對物理與化學聯用技術在處置污泥過程中碳源回收效果進行探究。利用江口污水廠現有污泥調理藥劑投加量（FeCl3：100kg/tDS，石灰：160kg/tDS）進行污泥調理并進行板框試驗，測定原泥及化學調理后濾液的MLVSS/MLSS、COD、TN、TP等數據，其結果作為基礎值。超聲調理，超聲功率選定400W、800W、1000W和1200W，超聲作用時間30～80s的變化范圍內，改變鐵鹽、PAM、石灰的投加量，研究在單獨超聲作用下及超聲聯合化學調理作用下的MLVSS/MLSS、COD、TN、TP等數據的變化趨勢及進行板框試，泥餅含水率變化趨勢。在實驗過程中設置板框試驗進泥壓力0.8MPa，進泥時間120min，壓榨壓力1.2MPa，壓榨時間（未備注為60min，備注為90min）。

2 實驗結果分析

2.1 改善污泥脫水性能效果

表2為實驗中污泥的含水率、超聲功率、超聲時間、化學試劑含量對照表。

表2 改善污泥脫水性能效果記錄表

從表2中可以看出，引入物理與化學聯用技術后，在超聲功率為1000W時，污泥含水率最低，數值為55.36%。

2.2 碳源回收效果

完成對物理與化學聯用技術在處置污泥過程中碳源回收效果探究實驗后，將相關參數記錄如表3所示。

表3 碳源回收效果記錄表

表3中得出的實驗數據其條件與表2相對應，結合表2和表3內容可對物理與化學聯用技術對碳源回收效果影響進行探究。

3 實驗結果分析

在實驗過程中，采用功率為400W、800W、1000W、1200W及超聲停留時間20s、40s、60s、80s的超聲波對污泥進行調理，超聲停留時間為40s，FeCl3投加量100kg/tDS，PAM投加量2.4kg/tDS，未超聲對照組調理后經板框脫水后泥餅含水率可達到65%左右。最佳超聲功率為1000W，泥餅含水量最低為60.74%；當低于1000W時，隨著功率越大泥餅含水率越低；當功率為1200W時，泥餅含水率反而增加為66%。超聲停留時間40s時最佳，當提高或降低超聲時間，泥餅含水率相應的升高，但是變化趨勢變化不大。本組試驗結論為：低功率超聲污泥調理有利于污泥脫水，功率過高不利于污泥脫水；當超聲停留時間為40s時，最佳功率為1000W，與微超聲相比，泥餅含水率降低5%左右。延長壓榨時間至90min，泥餅含水率進一步下降，最佳超聲污泥調理工藝含水率為55%。因此通過實驗結果和分析得出，物理與化學聯用技術能夠有效改善污泥脫水性。

結合實驗結果及實驗過程中的相關現象可以得出，物理與化學聯用技術對碳源回收具有一定影響。通過污泥上清液COD、總氮、總磷的變化來研究了超聲功率和作用時間對濾液指標濃度的影響，超聲功率600W、1000W、1200W，作用時間0s、10s、20s、30s、45s、60s，數據顯示，超聲功率1200W作用時間60s時，COD1910mg/L與原泥COD149mg/L比較增加了1761mg/L；比較超聲功率1200W作用時間10s、20s、30s與超聲功率600W作用時間20s、40s、60s，當同樣聲能密度條件下，超聲功率越大，增加的COD越多。因此得出實驗結論：超聲功率越高污泥上清液COD越高，作用時間越長污泥上清液COD越高，最佳污泥脫水超聲工況下，污泥上清液COD增幅1000mg/L左右，總氮總磷有所增加，增幅遠低于COD的增幅。

4 結語

目前市政污水廠污泥脫水后，含水率要求達到60%以下，往往需要大量的調理藥劑，其中石灰的理論藥耗值為150～200kg/tDS，三氯化鐵（30%）的理論藥耗值為100～200kg/tDS，PAM的理論藥耗值為3～5kg/tDS。

本文研究證明了在污泥處置中引入物理與化學聯用技術的應用優勢，各企業在對污泥處置時可以通過上述方式，實現污泥處置質量及水平的提升。但由于研究能力有限，在進行上述實驗過程中，由于超聲裝置停留的時間過長無法精準控制存在一定弊端。在功率100W時，超聲設備不太穩定，因此在后續的研究中，還將針對這一問題進行優化。