自來水廠污泥脫水比阻調(diào)理及處置的試驗(yàn)研究

夏罡，高穎，趙娜

中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院，吉林 長春 130021

由于我國的自來水廠在原水水質(zhì)、凈水工藝和國情上與西方國家有所不同，我國在借鑒國外處理工藝技術(shù)的同時(shí)，需要結(jié)合我國的實(shí)際情況，研究出適合我國情況的自來水廠排泥水處理工藝系統(tǒng)。但是我們在實(shí)行運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)比阻很大，脫水很難，故一般均加入脫水劑，常用如PAM，但PAM費(fèi)用昂貴，使運(yùn)行成本很高，所以污水處理廠往往投藥量不足，致使脫水程度不高，且PAM易對環(huán)境造成二次污染。因此，本文旨在尋找既簡單又經(jīng)濟(jì)的污泥脫水劑，可以完全替代PAM，從而降低污泥處理的成本，同時(shí)提高污泥脫水效率，減少對環(huán)境的二次污染。自來水廠每天都會產(chǎn)生大量的污泥，為了減少最終處置的污泥體積，污泥脫水是重要的處理環(huán)節(jié)。污泥的處理和處置是自來水廠水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行中存在的一大難題。 為了降低污泥處理成本，減少二次污染，對自來水廠排泥水的處理和污泥處置工作進(jìn)行積極和深入研究。

1 自來水廠污泥脫水的基本理論

將污泥中的表面吸附水和毛細(xì)水分離出來是脫水主要目的。之所以必須對污泥進(jìn)行脫水處理，是因?yàn)橐话阄勰嗟暮识急容^高，經(jīng)第一步沉淀后，其含水率仍在96%左右，呈流動(dòng)狀態(tài)，體積很大，不利于污泥的貯存，輸送、處理處置及利用，對后續(xù)處理帶來很大的困難。雖然脫離出來的這部分水只占污泥中總含水量的15%～25%，但是一旦經(jīng)過脫水以后，污泥呈現(xiàn)圓體狀態(tài)，體積就會比原來體積的1/10還少，這樣以來就會很大程度上降低后續(xù)處理的難度。自然脫水和機(jī)械脫水是污泥脫水的兩個(gè)主要方法。

1）將污泥攤鋪在由砂子和石子鋪墊的干化場上，通過蒸發(fā)、滲瀝和溢流等方式實(shí)現(xiàn)脫水的這種方法叫自然脫水。干化場石子底部一般鋪設(shè)有集水管，污泥中的水分大部分通過滲瀝脫水，蒸發(fā)脫去的水分只占10%左右。使用這種方法脫水，一般脫水時(shí)間長，維護(hù)管理工作量大，而且由于污泥腐敗產(chǎn)生惡臭和蒼蠅，影響周圍的衛(wèi)生環(huán)境。因此只適用于村鎮(zhèn)小型污水廠污泥處理，不適用于自來水廠污泥脫水。

2）以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使污泥水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，形成濾液，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，形成濾餅，從而達(dá)到脫水的這種方法叫污泥機(jī)械脫水。根據(jù)造成壓力差推動(dòng)力的方法的不同，可以將污泥機(jī)械脫水分為3類：

（1）在過濾介質(zhì)的一面壓濾脫水。增加過濾的推動(dòng)力，利用多種液壓泵或空壓機(jī)形成4MPa～8MPa壓力，加到污泥上進(jìn)行過濾的方法叫壓濾脫水。加壓過濾脫水的優(yōu)點(diǎn)是：過濾效率高，特別是對過濾困難的物料更加明顯；脫水濾餅固體含量高；濾液中固體濃度低；大多數(shù)可以不調(diào)質(zhì)或用少量藥劑調(diào)質(zhì)，便可進(jìn)行過濾。由于濾餅的剝離簡單方便，因此近年來廣泛用于污泥脫水。加壓過濾設(shè)備主要分為板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)等類型。

（2）造成離心力實(shí)現(xiàn)離心脫水。利用離心力代替重力或壓力作為推動(dòng)力進(jìn)行污泥脫水的操作的方法叫離心脫水。由于污泥顆粒和水之間存在著密度差，使 它們在相同的離心力作用下產(chǎn)生的離心加速度不同，從而導(dǎo)致污泥顆粒與水之間的分離，實(shí)現(xiàn)脫水的目的，這就是離心脫水的基本原理。離心脫水的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，臭味少，能長期自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行。缺點(diǎn)是噪聲大，脫水后污泥含水率較高，污泥中若含有砂礫，則易磨損設(shè)備。不同性質(zhì)的污泥脫水的難易程度差別很大，應(yīng)根據(jù)其脫水性能，選擇合適的方法，才能取得良好的效果。因此，考察污泥的脫水性能，對選擇脫水方法具有重要的意義。

2 自來水廠污泥調(diào)理

組分復(fù)雜，變異性大是污泥的共同特點(diǎn)，水分含量高（通常在99%以上），這無疑增加了很多處理上的困難。目前，自來水廠污泥脫水已成為污泥處理及處置流程中一個(gè)非常重要的過程就是污泥脫水，通過減少污泥體積來節(jié)省后續(xù)運(yùn)輸、填埋、焚燒等的處理成本具有重大意義。而在污泥脫水中，污泥調(diào)理是很重要的一環(huán)就是污泥調(diào)理。由于污泥顆粒的特殊絮體結(jié)構(gòu)及高度親水性，使其包含的水分很難被脫除，污泥調(diào)理可以改變其特性，增進(jìn)污泥脫水性、殺菌和促進(jìn)有機(jī)物的水解，從而減少操作上的困難。污泥調(diào)理依據(jù)調(diào)理機(jī)制可分成3類：1）物理法；2）化學(xué)法；3）生物法。

3 影響污泥比阻值的因素

影響污泥調(diào)理效果即比阻值的因素比較復(fù)雜，在本次試驗(yàn)中，pH值和攪拌強(qiáng)度兩個(gè)因素分析在不同的試驗(yàn)條件下分別對污泥比阻值的影響。在試驗(yàn)中，分別加入5mL陽離子聚丙烯酰胺（PAM+）（1‰），測試不同試驗(yàn)條件對污泥比阻值的影響。

3.1 pH值對比阻的影響

由調(diào)理劑性質(zhì)可知，調(diào)理劑受pH值影響較小，對pH值變化適應(yīng)性強(qiáng)。隨著pH值升高，比阻值變化幅度不大，但當(dāng)pH>8.5時(shí)，比阻值大幅度上升，當(dāng)pH值在6.8范圍內(nèi)，脫水效果最佳。

3.2 攪拌強(qiáng)度對比阻的影響

將調(diào)理劑加入污泥后，快速攪拌15s，使藥劑快速均勻的分散到水中，在慢速攪拌15min，促使顆粒碰撞凝聚，測定其比阻值，考察攪拌強(qiáng)度對比阻值的影響。當(dāng)攪拌強(qiáng)度在994s-1～226s-1和198Is-1～355s-1之間時(shí)，比阻值較小，脫水效果較好。當(dāng)攪拌強(qiáng)度為575s-1～167s-1時(shí)。比阻較高.由于攪拌速度不足，調(diào)理劑與污泥反應(yīng)不均勻。礬花形成不夠充分所致。當(dāng)攪拌強(qiáng)度大于198ls-1～355s-1時(shí)，攪拌過快，致使形成的大的絮體被打碎，小的絮體又重新分布到水相中，所以脫水效果也不好。

總之，根據(jù)上述自來水廠污泥脫水的基本理論、污泥調(diào)理以及影響污泥比阻值的因素對自來水廠污泥脫水比阻調(diào)理及處置的試驗(yàn)做了研究，但有待進(jìn)行更深入的研究。希望本文能對今后我國經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)施自來水廠排泥水處理有所幫助。

[1]王錚.城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院[J].重慶：重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25(6).

[2]何品晶.城市污泥處理與利用[M].北京科學(xué)出版社，2003：42-43.

[3]張自杰.排水工程 [M].3版.北京中國建筑工業(yè)出版社，1996：345-346.