離心脫水干化處理滲濾液剩余污泥研究

黃興剛，朱衛(wèi)兵，朱伯媛 ，馬建鋒，邱 艷

（1.江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆K常州213125；2.常州大學(xué)，江蘇常州213002）

目前，國(guó)內(nèi)垃圾滲濾液處理大多采用“生化+膜深度”為主的工藝路線(xiàn)，在生化處理過(guò)程中因有機(jī)污染物濃度高而產(chǎn)生大量剩余污泥，可與城市污水廠(chǎng)污泥協(xié)同處理，但污泥進(jìn)入填埋場(chǎng)時(shí)應(yīng)符合相關(guān)要求[1]。

剩余污泥脫水常用隔膜壓濾、螺旋擠壓、離心分離等方式進(jìn)行固液分離，脫水產(chǎn)生的污泥含固率一般在15%～25%。隔膜壓濾的主要特點(diǎn)是過(guò)濾推動(dòng)力大，整機(jī)自動(dòng)化程度高，配置濾布在線(xiàn)沖洗系統(tǒng)及電控閥門(mén)儀表，人工操作需求少，但設(shè)備故障率高，成本也高。螺旋擠壓適用于分離料液中含固量比例大而分離后要求含水率比較低的物料，特點(diǎn)是處理速度快，操作簡(jiǎn)便，但濾渣含水率高，且不穩(wěn)定。離心脫水利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，將細(xì)小顆粒的懸浮液變?yōu)橄鄬?duì)干凈的液體及固體狀泥渣，實(shí)現(xiàn)固液分離。離心機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定污泥在機(jī)身內(nèi)部受到離心力的大小，主機(jī)轉(zhuǎn)速和差速?zèng)Q定了污泥在離心機(jī)中的停留時(shí)間和泥餅的含水率[3]。離心脫水可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，脫水性能穩(wěn)定，且固體狀泥渣含水率可控制在80%左右。

在《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）中對(duì)填埋廢物的入場(chǎng)要求厭氧產(chǎn)沼等生物處理后的固態(tài)殘余物、糞便經(jīng)處理后的固態(tài)殘余物和生活污水處理廠(chǎng)污泥經(jīng)處理后含水率小于60%。進(jìn)一步降低脫水泥餅含水率，是污泥減容減量和無(wú)害化處理的基礎(chǔ)[2]。石灰具有成本低和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可使脫水污泥含水率降低，在污泥干化中可用作固化劑。

本文研究以MBR 為主工藝處理垃圾滲濾液。將滲濾液經(jīng)生物處理至MLSS 為15～25 g/L 的剩余污泥排入污泥儲(chǔ)池，通過(guò)離心脫水和投加石灰固化劑的組合方式，干化至60%的含水率，泥餅去垃圾填埋區(qū)處置，脫水清液輸送往生化池。

1 材料與工藝

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)以南方某填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理站中的剩余污泥為處理對(duì)象，污泥濃度為15～30 g/L，水質(zhì)渾濁，呈黃褐色。絮凝劑為聚丙烯酰胺（PAM）:白色固體顆粒，陽(yáng)離子，分子量在800～850 萬(wàn)之間，離子度5%～80%。固化劑為干石灰粉末固體。

1.2 工藝流程

試驗(yàn)工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程示意圖

垃圾滲濾液經(jīng)生化處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥儲(chǔ)池1 中，在污泥提升泵2 的輸送下通過(guò)靜態(tài)混合器進(jìn)入離心機(jī)6 中，絮凝加藥裝置3 中配置的絮凝劑溶液在投加泵4 的作用下也進(jìn)入混合器前的總管，通過(guò)混合器的污泥溶液在離心機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)固液分離，液體自流進(jìn)入清液儲(chǔ)池8 后，由清液輸送泵11 打回滲濾液的生物處理反應(yīng)器中，固體落入無(wú)軸螺旋輸送機(jī)9 的進(jìn)口中，固化劑從料倉(cāng)7 送入螺旋輸送機(jī)，與污泥進(jìn)行攪拌，外運(yùn)污泥含水率達(dá)到60%以下，送至污泥收集車(chē)10 運(yùn)往填埋場(chǎng)處置。

1.3 主要工藝參數(shù)

（1）污泥儲(chǔ)池1 座，有效容積為40 m3，5.0 m×2.0 m×4.5 m，地下式，加蓋封閉結(jié)構(gòu)，有效水深4.0 m。配備污泥提升泵1 臺(tái)，單螺桿泵，流量10 m3/h，揚(yáng)程15 kPa，功率2.2 kW。

（2）絮凝加藥裝置1 臺(tái)，有效容積為1.5 m3，絮凝劑制備能力0.5 m3/h，總功率3×0.75 kW。

（3）絮凝劑投加泵1 臺(tái)，單螺桿泵，變頻調(diào)節(jié)，流量0.5 m3/h，揚(yáng)程15 kPa，功率0.55 kW。

（4）臥式螺旋離心機(jī)1 臺(tái)，脫水能力8～10 m3/h，總功率14 kW。離心機(jī)主要由主機(jī)轉(zhuǎn)鼓和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)鼓后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，被甩入轉(zhuǎn)鼓腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固體層。水密度小，離心力也小，在物料內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥由螺旋輸送器連續(xù)排出，液體則由堰溢流排出。

（5）固化劑料倉(cāng)1 座。

（6）清液儲(chǔ)池1 座，有效容積為20 m3，5.0 m×1.0 m×4.5 m，地下式，加蓋封閉結(jié)構(gòu)，有效水深4.0 m，配備清液?jiǎn)温輻U輸送泵1 臺(tái)，流量10 m3/h，揚(yáng)程15 kPa，功率2.2 kW。

（7）螺旋輸送機(jī)1 臺(tái)，直徑Ф260 mm，長(zhǎng)度8 m，功率3.0 kW。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAM 投加量對(duì)離心脫水污泥含水率的影響

以PAM的投加量為研究對(duì)象，污泥儲(chǔ)池中注入濃度為20 g/L 的剩余污泥。在絮凝加藥裝置中注入自來(lái)水，再加入計(jì)量的絮凝劑PAM，由低到高配制不同濃度的PAM溶液。分批啟動(dòng)污泥提升泵和離心脫水機(jī)，污泥進(jìn)料的流量10 m3/h，調(diào)節(jié)絮凝劑投加泵至對(duì)應(yīng)流量，污泥和PAM 溶液經(jīng)靜態(tài)混合器混合后送至離心機(jī)中。PAM在剩余污泥中起電中和及架橋的作用，減少污泥顆粒間的排斥，并通過(guò)其較好的吸附架橋功能，使得凝聚顆粒迅速形成大的絮體，這些絮體具有起伏不平的鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成比表面較大的污泥固體。圖2 為不同PAM投加量對(duì)脫水污泥含水率的影響。

圖2 不同PAM 投加量與脫水污泥含水率的關(guān)系

由圖2 可以看出：隨著絮凝劑投加量增加，脫水污泥的含水率逐漸降低，當(dāng)投加濃度為0.2%～0.25%時(shí)，脫水污泥的含水率為80%。繼續(xù)加大絮凝劑的濃度，脫水污泥的含水率沒(méi)有降低且變化不大。

當(dāng)絮凝劑潮濕、配藥溫度較高、加藥量較大或者裝置內(nèi)存積過(guò)多時(shí)，加藥口易堵塞，應(yīng)及時(shí)巡察并疏通之。當(dāng)脫泥效果差時(shí)，應(yīng)分析污泥進(jìn)料量、剩余污泥濃度、絮凝劑加藥量和配藥比例等是否變化，以便及時(shí)調(diào)整。

2.2 剩余污泥濃度對(duì)離心脫水污泥含水率的影響

污泥進(jìn)料為10 m3/h，絮凝劑投加量不變，PAM投加濃度為0.25%，在其他條件相同的情況下，分批測(cè)試不同污泥濃度下的離心脫水情況，得到不同污泥濃度對(duì)離心脫水污泥含水率的關(guān)系，見(jiàn)圖3。

圖3 不同剩余污泥濃度與脫水污泥含水率的關(guān)系

由圖3 看出，隨著污泥濃度的增加，通過(guò)離心機(jī)脫水污泥含水率先降后升，25 g/L 的脫水污泥含水率為最低，80%左右。因此，要保持80%左右的污泥含水率，需要及時(shí)調(diào)整絮凝劑的投加濃度和離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。滲濾液剩余污泥濃度在20～25 g/L 時(shí)，排泥較為合理。盡管污泥濃度提升可以減少生物池容積，但對(duì)于生物處理和脫水過(guò)程會(huì)帶來(lái)一些副作用。必須根據(jù)實(shí)際情況合理確定剩余污泥濃度，達(dá)到最佳的性?xún)r(jià)比[4]。

2.3 固化劑投加量對(duì)外運(yùn)污泥含水率的影響

選取固化劑用量為研究對(duì)象，離心機(jī)的脫水污泥含水率在80%左右，啟動(dòng)固化劑料倉(cāng)和螺旋輸送機(jī)，逐漸提升固化劑的投加量，并測(cè)量對(duì)應(yīng)外運(yùn)污泥的含水率。固化劑與脫水污泥的質(zhì)量比與外運(yùn)污泥含水率的關(guān)系見(jiàn)圖4。

圖4 固化劑與脫水污泥的質(zhì)量比與外運(yùn)污泥含水率的關(guān)系

由圖4 可以看出，固化劑用量加大，脫水污泥與固化劑發(fā)生放熱反應(yīng)，污泥溫度增高，導(dǎo)致一部分水分被蒸發(fā)，污泥的含水率降低[5]。當(dāng)外運(yùn)污泥含水率60%時(shí)，固化劑的投加量約為脫水污泥質(zhì)量的0.3 倍。

3 結(jié)論

（1）當(dāng)滲濾液剩余污泥濃度為20 g/L，絮凝劑投加濃度為0.2%～0.25%時(shí)，脫水污泥的含水率為80%，再投加脫水污泥質(zhì)量比0.3 的固化劑可將污泥含水率降至60%。當(dāng)污泥濃度20～25g/L 時(shí)，離心機(jī)排泥較為合理。

（2）采用離心脫水和投加石灰固化劑的組合方式處理垃圾滲濾液剩余污泥，操作簡(jiǎn)單，成本較低，性能穩(wěn)定，且能夠達(dá)到GB 16889-2008 中對(duì)污泥進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置的要求。