常見絮凝劑在城市污泥脫水中的比較研究
行業(yè)動態(tài)
在全球水資源日益匱乏的今天，將生活污水循環(huán)利用是解決這一問題的重要途徑。環(huán)境保護部統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國城鎮(zhèn)生活污水排放總量逐年增長，2012年，我國城鎮(zhèn)生活污水排放量約462.7億噸，2013年達(dá)到485.1億噸，2015年，此數(shù)值已經(jīng)攀升至535.2億噸。如果按照1噸干質(zhì)量污泥=0.38萬噸廢水計算，我國會產(chǎn)生數(shù)量巨大的污泥，而未脫水的剩余污泥含水率高達(dá)99%～99.5%，其密度小，不易脫水，化學(xué)穩(wěn)定性差，體積龐大，給運輸、貯存帶來不便，也可能對環(huán)境造成二次污染。如果不加以妥善處理與處置，將對環(huán)境造成直接或潛在的危害。因此，如何妥善處置這些污泥，是擺在城市發(fā)展進(jìn)程中的現(xiàn)實問題。
遼寧省撫順市作為遼寧省東部的地級市，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快、污水處理廠及污水收納管網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，城鎮(zhèn)污水處理量日益增多且呈逐年上升的趨勢，污水處理后產(chǎn)泥量也在快速增長。僅2015年，全市污水處理廠脫水處理后的污泥產(chǎn)生量就有6.97萬噸，隨著污水排放量增長加快的趨勢，今后將面臨巨大的污泥處置壓力。目前城鎮(zhèn)污水處理廠廣泛采用絮凝脫水技術(shù)來處理剩余污泥，絮凝劑的選用直接決定所產(chǎn)生泥餅的體積、重量以及對環(huán)境是否造成二次污染。同時，絮凝劑的使用對污水處理廠來說，是一項長期持續(xù)的經(jīng)濟投入，因而針對特定水廠的水質(zhì)與污泥情況進(jìn)行絮凝劑的選用優(yōu)化，是一項非常有意義的工作。
1 材料與方法
撫順桑德水務(wù)有限公司海城污水處理廠，位于撫順市西部地區(qū)，作為桑德集團在撫順市投資建設(shè)的污水處理廠，處理能力為10萬t/d，是該市規(guī)模較大的一座污水處理廠，擔(dān)負(fù)著該市西部的污水處理任務(wù)。污水廠采用A2/O污水處理工藝，出水執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中以及A標(biāo)準(zhǔn)。
城市污水處理廠污泥脫水是有機高分子絮凝劑應(yīng)用的重要方面，污泥分為生污泥（初沉污泥和剩余污泥）和消化污泥，應(yīng)根據(jù)污泥的種類和性質(zhì)選擇有機高分子絮凝劑。本研究采集撫順桑德水務(wù)有限公司海城污水處理廠污泥濃縮池中的剩余污泥作為研究對象，根據(jù)水質(zhì)與污泥化驗情況，選擇無機高分子絮凝劑（聚合氯化鋁PAC），有機高分子絮凝劑（分子量不同，陽離子聚丙烯酰胺CPAM）進(jìn)行實驗。通過對污泥沉降性能的測定，包括測定污泥沉降比、污泥濃度、懸浮物、泥餅含水率及上清液CODcr和氨氮，來表征絮凝劑實際效果，尋找絮凝劑的較佳用量，實現(xiàn)污水處理廠的絮凝劑優(yōu)化，達(dá)到經(jīng)濟實惠、效果可觀的目標(biāo)。
2 結(jié)果與討論
2.1 污泥沉降比與懸浮物含量測定
剩余污泥，是指活性污泥系統(tǒng)中二次沉淀池（或沉淀區(qū)）排出系統(tǒng)外的活性污泥。本研究采集污泥濃縮池中的剩余污泥作為研究對象，此類污泥相對密度比水稍大、顆粒較細(xì)、含水率較高且脫水性能較差。它主要是由具有活性的微生物、微生物自身氧化殘余物、附在活性污泥表面上尚未降解或難以降解的有機物或無機物四部分組成。經(jīng)實驗分析，海城污水處理廠的剩余污泥濃度為37mg/L，自身沉降性能較差，污泥沉降比為95%，懸浮物含量為2.2×104mg/L。
2.2 污泥沉降性能的測定
聚丙烯酰胺投加量要以溶液澄清為標(biāo)準(zhǔn)，適量加入，過多不但效果不明顯，且造成消耗增加。海城污水處理廠絮凝沉降情況如下；
絮凝劑種類 | 投加量/g | 污泥體積/mL | |||||
0.5h | 1h | 2h | 3h | 4h | 5h | ||
聚合氯化鋁 | 0.14 | 98 | 90 | 82 | 80 | 78 | 78 |
0.16 | 95 | 89 | 80 | 70 | 65 | 65 | |
0.18 | 95 | 89 | 79 | 70 | 65 | 65 | |
陽離子聚丙烯酰胺（800萬） | 0.04 | 97 | 93 | 79 | 75 | 69 | 69 |
0.06 | 93 | 85 | 76 | 65 | 55 | 54 | |
0.08 | 92 | 85 | 75 | 65 | 55 | 53 | |
陽離子聚丙烯酰胺（1200萬） | 0.04 | 98 | 95 | 80 | 79 | 70 | 70 |
0.06 | 96 | 90 | 79 | 70 | 62 | 62 | |
0.08 | 95 | 90 | 79 | 70 | 60 | 60 | |
取100mL污泥濃縮池的剩余污泥靜置、沉淀；每隔0.5h、1h、2h、3h、4h、5h分別讀取污泥樣品的污泥體積。當(dāng)選用無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁時，污泥沉降到65mL，考慮到投放量為0.16g和0.18g時沉降情況差異不大，考慮到節(jié)約成本，選擇投放量為0.16g/100mL；當(dāng)選用有機高分子絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺時，污泥沉降到55mL，同時，投放量約為聚合氯化鋁的1/3。綜合考慮成本和絮凝性能，每100mL剩余污泥投入0.06g陽離子聚丙烯酰胺（800萬）為較佳選擇。
2.3 泥餅含水率及上清液理化指標(biāo)
剩余污泥從產(chǎn)生到處置，要經(jīng)過濃縮—脫水—穩(wěn)定化—處置四個步驟。本研究，是介于濃縮和脫水之間的關(guān)鍵一環(huán)，從二沉池的物理沉淀到進(jìn)入板框式壓濾機進(jìn)行脫水，還需要將濃縮池內(nèi)的剩余污泥進(jìn)行加絮凝劑脫水預(yù)處理，使剩余污泥含水率符合板框式壓濾機進(jìn)水要求。經(jīng)過投加市售常見的污泥脫水用絮凝劑后，可以看出，在未加絮凝劑時，剩余污泥含水量很高；投加陽離子聚丙烯酰胺的污泥脫水性能要好于聚合氯化鋁，而分子量高的有機絮凝劑要好于分子量低一些的。
同時也可以看出，絮凝劑的加入，可以較為明顯的降低剩余污泥靜置后上清液CODcr的濃度，陽離子聚丙烯酰胺的效果要明顯好于聚合氯化鋁。同時，分子量越大，效果越明顯。然而，在降低氨氮含量方面，相對聚合氯化鋁來說，陽離子聚丙烯酰胺的效果沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢。
3 結(jié)論
通過對撫順桑德水務(wù)有限公司海城污水處理廠污泥濃縮池剩余污泥沉降性能的測定，利用污泥沉降比、污泥濃度、懸浮物、泥餅含水率、CODcr和氨氮實驗表征絮凝效果，發(fā)現(xiàn)市售常見的污泥脫水用絮凝劑中，有機高分子絮凝劑中的陽離子聚丙烯酰胺相比無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁，各項指標(biāo)均占據(jù)優(yōu)勢。高分子量（1200萬）陽離子聚丙烯酰胺在上清液理化指標(biāo)CODcr中相比低分子量（800萬）去除效果更好，而在降低氨氮含量方面則差異不大?？紤]到成本因素，總體上，800萬分子量的陽離子聚丙烯酰胺的綜合效果較優(yōu)，其較佳用量為每100mL剩余污泥投入0.06g?？紤]到在海城污水處理廠的實際應(yīng)用，若僅使用一種絮凝劑，污泥脫水效果有限。因此，可以考慮兩種絮凝劑的復(fù)合使用，使用無機絮凝劑PAC和聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑處理污水時可取得更好的效果。但要注意添加藥劑的順序及投加時間間隔。聚丙烯酰胺屬于絮凝劑，聚合氯化鋁屬于混凝劑，一般情況下是先加混凝劑再加聚丙烯酰胺，這樣才能取得更加理想的污泥脫水效果。
