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污泥是污水處理的副產(chǎn)物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥需要及時(shí)進(jìn)行處理與處置，以免產(chǎn)生“二次污染”，必要的處理處置可以使污泥進(jìn)行“資源化”利用。污泥的含水率很高，沒(méi)有進(jìn)行脫水處理的污泥一般為96%～99.8%，體積很大。污水廠中污泥脫水是整個(gè)污泥處理工藝的一個(gè)重要步驟或環(huán)節(jié)，目的是使固體富集，減少污泥體積，為污泥的處置創(chuàng)造條件。由于城市污泥中含有大量的蛋白質(zhì)和碳水化合物，這些物質(zhì)大都是親水性的膠體，帶有負(fù)電荷，與水的親和力很強(qiáng)，所以沉淀性能和脫水性能都很差。對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，可以改變污泥顆粒表面的物化性質(zhì)，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，減少污泥顆粒與水的親和力，相應(yīng)改善污泥的脫水性能。

為提高污泥脫水性能通常采用的方法有化學(xué)調(diào)節(jié)，熱處理，冷凍法，淘洗法等，采用高能量微電子輻射也能改善污泥的脫水性能。從近幾年國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)看，化學(xué)調(diào)節(jié)是較常用的方法，在污泥脫水前進(jìn)行加藥調(diào)質(zhì)，使帶有電荷的無(wú)機(jī)或有機(jī)藥劑與污泥發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)電性中和、化學(xué)僑聯(lián)等作用，使水從粒子中分離出來(lái)，并使粒子凝聚成大的絮狀體，可以提高污泥的脫水性能。本次試驗(yàn)是結(jié)合污水廠運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)行絮凝劑的選擇。

1 試驗(yàn)背景

鎮(zhèn)江征潤(rùn)州污水處理廠是鎮(zhèn)江污水截流工程的重要組成部分，處理對(duì)象為鎮(zhèn)江市主城區(qū)的生活污水和部分工業(yè)廢水。該污水處理廠自2003年6月完成一期工程并投入試運(yùn)行，目前處理量為10×10⁴m3/d。污水處理工藝采用CAST工藝，采用4組CAST生物池連續(xù)運(yùn)行，每組生物池運(yùn)行周期為4h，每天運(yùn)轉(zhuǎn)6個(gè)周期，泥齡為15d。每天產(chǎn)生剩余污泥1675m3，含水率為99.2%～99.8%，剩余污泥經(jīng)重力濃縮后含水率降為95%～97%，濃縮污泥進(jìn)行加藥調(diào)質(zhì)后，由帶式壓濾機(jī)進(jìn)行機(jī)械脫水。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/span>

污泥脫水機(jī)房的正常運(yùn)行是污水處理廠正常運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，污水處理廠自試運(yùn)行開(kāi)始，脫水機(jī)房的試運(yùn)行也相應(yīng)開(kāi)始。而污泥調(diào)質(zhì)用絮凝劑的選擇是污泥脫水機(jī)房運(yùn)行的比較關(guān)鍵的一個(gè)方面。本次試驗(yàn)旨在根據(jù)該廠的污泥情況，選擇出適合于該廠污泥脫水且市場(chǎng)可以保證的絮凝劑，達(dá)到使污泥脫水運(yùn)行效果良好，費(fèi)用節(jié)省的目的。為后續(xù)污泥的處理處置做好前端工作。

3 絮凝劑的選擇試驗(yàn)

采用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行了至少三個(gè)廠家、9種規(guī)格的絮凝劑選擇，確定出較佳的絮凝劑選擇。

3.1 初步選擇

目前，用于污泥脫水的藥劑有許多種。一般可分為無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和生物絮凝劑三種。各種絮凝劑的絮凝機(jī)理在本質(zhì)上是一致的，但又有所不同。絮凝劑的投加量對(duì)污泥脫水有較大的影響。對(duì)有機(jī)高分子絮凝劑來(lái)說(shuō)，由于分子量大、絮凝作用好，形成絮團(tuán)結(jié)構(gòu)疏松，其中絮團(tuán)裹著的水難以脫穩(wěn)，投加量太少，不足以改善污泥的脫水性能，投加量過(guò)多，脫水效果反而下降。另一方面，污泥粘度增加會(huì)加強(qiáng)與濾布的粘連，影響泥餅的剝離性能。

城市污水處理廠污泥調(diào)質(zhì)應(yīng)根據(jù)污泥的種類和性質(zhì)選擇有機(jī)高分子絮凝劑。污泥中VSS/SS較高時(shí)，應(yīng)盡量選用陽(yáng)離子度高的絮凝劑，并增加絮凝劑投加量；污泥中，SS濃度較高時(shí)，應(yīng)選用高分子量的絮凝劑，SS濃度低時(shí)，可選用分子量較低的絮凝劑；污泥pH值較高時(shí)（消化污泥），應(yīng)選用官能團(tuán)為季銨鹽結(jié)構(gòu)的絮凝劑，pH值較低時(shí)，叔胺鹽和季銨鹽結(jié)構(gòu)的絮凝劑均可使用。我國(guó)城市污水處理廠污泥脫水主要使用帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)兩種類型，對(duì)絮凝劑的要求是有區(qū)別的，其中帶式壓濾機(jī)要求使用中等分子量，中高陽(yáng)離子度的絮凝劑，離心機(jī)要求使用高分子量、中低陽(yáng)離子度和適度交聯(lián)的絮凝劑。

鎮(zhèn)江市征潤(rùn)州污水處理廠的污泥為污水生物處理產(chǎn)生的活性剩余污泥，VSS/SS一般在30%～40%之間，污泥的pH值一般在7左右呈中性。剩余污泥經(jīng)重力濃縮池濃縮后進(jìn)行加藥調(diào)質(zhì)、機(jī)械脫水，加藥裝置為國(guó)產(chǎn)PT2660自動(dòng)配藥裝置，脫水裝置為國(guó)產(chǎn)DYB2000帶式壓濾機(jī)。根據(jù)該廠的污泥的特點(diǎn)以及脫水機(jī)械，設(shè)計(jì)選用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM）對(duì)濃縮污泥進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)。對(duì)絮凝劑的選擇采用招標(biāo)的方式選擇了三個(gè)廠家，每個(gè)廠家提供三種規(guī)格的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行選擇，并根據(jù)處理效果折算處理成本，綜合各種因素進(jìn)行藥品的選定。

3.2 實(shí)驗(yàn)藥品

水溶性的高分子聚合物——陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM）的不同規(guī)格藥品，由生產(chǎn)廠家提供。藥品編號(hào)分別為：CP8647，CP8558，CP8547，CPF-101，CPF-102，CPF-103，AGP325，AGP315，AGP310。樣品外觀均為白色粉末，含固量≥90%，分子量＞500萬(wàn)，中強(qiáng)離子度。

3.3 實(shí)驗(yàn)室小試

由于污泥中的微細(xì)顆粒帶負(fù)電，互相排斥，還有部分污泥與表面附著水結(jié)合成凝膠體，所以它們能在水中穩(wěn)定分布，沉降性能較差，靠重力沉降只能將污泥與游離水分開(kāi)。當(dāng)加入絮凝劑后，絮凝劑使帶負(fù)電的污泥顆粒脫穩(wěn)，并將表面附著水轉(zhuǎn)化成游離水。因此，污泥的沉降性能可作為衡量絮凝劑性能的一個(gè)指標(biāo)。

試驗(yàn)參考其他污水處理廠絮凝劑的投加量，分別對(duì)9種藥品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的沉降試驗(yàn)。結(jié)合廠內(nèi)脫水機(jī)房情況，配置藥劑濃2‰，實(shí)驗(yàn)污泥取自濃縮池濃縮后污泥。取250ml量筒三個(gè)，量取250ml污泥，投加25ml藥劑后，充分混合均勻，然后靜置，以定性了解各種絮凝劑對(duì)污泥的調(diào)質(zhì)效果。

由試驗(yàn)結(jié)果看，初選的CP8647、CPF-103及AGP325三種絮凝劑相對(duì)調(diào)質(zhì)效果較好，就小試結(jié)果來(lái)看，區(qū)分不明顯。因此考慮對(duì)較好的絮凝劑進(jìn)行實(shí)際上機(jī)操作，以確定出較佳的絮凝劑。

3.4 上機(jī)試驗(yàn)

根據(jù)小試的結(jié)果，分別對(duì)初選的絮凝劑進(jìn)行了實(shí)際的上機(jī)試驗(yàn)，將濃縮池充分濃縮后的污泥，以污泥泵供給帶式壓濾機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，將藥劑根據(jù)配制成2‰的濃度，通過(guò)調(diào)節(jié)絮凝劑計(jì)量泵向帶式壓濾機(jī)加藥，運(yùn)行中固定污泥泵的流量120m3/h，加藥泵分別以0.30m3/h、0.35m3/h、0.40m3/h、0.45m3/h、0.50m3/h、0.55m3/h、0.6m3/h的加藥量加藥。觀察帶式壓濾機(jī)的運(yùn)行情況，以壓濾機(jī)重力濃縮段調(diào)質(zhì)污泥濃縮效果良好，濾帶無(wú)跑泥現(xiàn)象，泥餅厚度均勻，與濾帶分離狀況良好等條件為穩(wěn)定運(yùn)行條件。連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行4個(gè)小時(shí)后，用計(jì)量裝置測(cè)出泥餅的厚度，同時(shí)記錄污泥泵和加藥泵的流量計(jì)讀數(shù)。然后取加藥前污泥及脫水后泥餅送到化驗(yàn)室，分別測(cè)出濕污泥的污泥濃度、含水率及泥餅的含水率。根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出污泥脫水率、加藥量與干泥比等主要指標(biāo)，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

由以上數(shù)據(jù)看，各種絮凝劑處理污泥的泥餅的含水率均在82%左右，污泥脫水率在15%左右，但由于處理污泥固體濃度不同，折算出來(lái)的單位絕干污泥加藥量不同，低至2.40kg/tDS，高達(dá)3.04kg/tDS。三種絮凝劑對(duì)污泥的調(diào)質(zhì)都有一定效果，脫水泥餅的含水率差別不是很大，區(qū)別在于達(dá)到較佳穩(wěn)定運(yùn)行的條件下加藥量不同，根據(jù)濕污泥處理量和脫水泥餅進(jìn)行折算出來(lái)的單位絕干污泥加藥量的差別較為明顯。

3.5 成本分析

由于各個(gè)藥劑價(jià)格略有不同，因此在確定絮凝劑時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果，結(jié)合絮凝劑的市場(chǎng)價(jià)格，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以確定出較佳的絮凝劑。

絮凝劑成本的計(jì)算一般以處理單位重量污泥的絮凝劑用量乘以絮凝劑的價(jià)格得出處理單位重量污泥的經(jīng)濟(jì)成本來(lái)分析。絮凝劑的用量應(yīng)結(jié)合藥劑的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)體系，根據(jù)藥劑的較佳絮凝效果，經(jīng)計(jì)算得出。以PAM為例，絮凝劑的用量以及成本分析如下：

（1）污泥投藥量=[藥劑投加量（ml）×藥劑濃度（‰）]÷試驗(yàn)取污泥體積（ml）×106mg/L或ppm

（2）絕干污泥噸投藥量=[藥劑投加量（ml）×藥劑濃度（‰）]÷[試驗(yàn)取污泥體積（ml）×污泥含固率（%）]×103kg/t絕干污泥

（3）絕干污泥噸處理成本=[絕干污泥投藥量（kg/噸絕干污泥）×藥劑單位價(jià)格（元/kg藥劑）]元/t絕干污泥

根據(jù)以上公式，分別對(duì)三種陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（PAM）絮凝劑進(jìn)行了成本分析，經(jīng)計(jì)算CP8647品種的處理單位絕干污泥的成本較低，AGP315的處理單位絕干污泥的成本較高。因此綜合考慮各種絮凝劑的處理效果、脫水泥餅的含水率等因素，確定CP8647為生產(chǎn)運(yùn)行選用絮凝劑。

4 絮凝劑選用后的使用效果

從5月份選定絮凝劑以后，該廠脫水機(jī)房已正常運(yùn)行5個(gè)月。在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)歷了夏、秋兩個(gè)季節(jié)，污泥的性質(zhì)也隨著季節(jié)發(fā)生了變化。該絮凝劑在應(yīng)用過(guò)程中顯現(xiàn)出了較大的適應(yīng)性。

5 結(jié)論

污水處理廠使用絮凝劑對(duì)污泥脫水前的調(diào)質(zhì)，是污泥處理處置中的重要環(huán)節(jié)，絮凝劑的使用，起著關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行絮凝劑的選擇時(shí)，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐奈勰嗟奶攸c(diǎn)，進(jìn)行實(shí)際的絮凝實(shí)驗(yàn)。本次試驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試和實(shí)際上機(jī)試驗(yàn)，得出某廠家的絮凝劑CP8647產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)效果和實(shí)際上機(jī)試驗(yàn)效果均較佳，且生產(chǎn)運(yùn)行中消耗的藥劑成本較低。

因此絮凝劑的選擇應(yīng)該遵循以下幾條原則：

（1）應(yīng)首先分析污水處理廠污泥的性質(zhì)和脫水機(jī)械的形式，初步選定絮凝劑的種類。同時(shí)應(yīng)保證該種絮凝劑在市場(chǎng)上的貨源可以得到保證，選用時(shí)至少選擇三個(gè)廠家來(lái)提供樣品進(jìn)行調(diào)試。

（2）絮凝劑選用時(shí)，應(yīng) 行實(shí)驗(yàn)室的沉降試驗(yàn)。根據(jù)沉降試驗(yàn)的結(jié)果，初步選定較好的絮凝劑，調(diào)質(zhì)后使污泥沉降速度快、上清液清澈、絮體結(jié)構(gòu)大和固液分離效果好的絮凝劑較好。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室沉降試驗(yàn)選定出絮凝劑后，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際上機(jī)試驗(yàn)。實(shí)際試驗(yàn)中，應(yīng)根據(jù)絮凝劑的不同運(yùn)行條件進(jìn)行調(diào)整，以穩(wěn)定運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，取處理濕污泥和脫水后泥餅進(jìn)行化驗(yàn)室分析濕污泥固體濃度、泥餅含水率，根據(jù)濕污泥處理量和加藥量確定出實(shí)際處理單位絕干污泥的用藥量。

（4）結(jié)合絮凝劑的市場(chǎng)價(jià)格，進(jìn)行成本分析，得出每種絮凝劑的處理單位絕干污泥的價(jià)格，結(jié)合實(shí)際上機(jī)運(yùn)行結(jié)果，確定出生產(chǎn)中應(yīng)用的絮凝劑。

6 建議

（1）城市污水處理廠的污泥一般隨季節(jié)有一定變化，絮凝劑的投加量也應(yīng)該根據(jù)污泥性質(zhì)的變化進(jìn)行選擇確定。

（2）在污泥調(diào)質(zhì)效果中，污泥脫水效果不佳，并不一定是絮凝劑的種類所致，調(diào)試過(guò)程中應(yīng)規(guī)范調(diào)質(zhì)的工藝操作環(huán)節(jié)，確保在較優(yōu)的工藝條件下進(jìn)行絮凝劑的選擇。