上海市竹園第二污水處理廠污泥脫水性能的研究
技術(shù)支持
上海市竹園第二污水處理廠（簡(jiǎn)稱“竹園二廠”）為上海城市環(huán)境項(xiàng)目PAL污水治理三期工程子項(xiàng)目的一部分，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為50×104m3/d，主體工藝采用改良型AO法組合工藝，無(wú)初沉池，產(chǎn)生的污泥為二級(jí)污水處理廠的剩余污泥。竹園二廠污泥處理系統(tǒng)的主要構(gòu)筑物為污泥調(diào)蓄池，主要設(shè)備為污泥濃縮機(jī)和板框脫水機(jī)及其配套系統(tǒng)，脫水藥劑為PAM，剩余污泥經(jīng)機(jī)械濃縮脫水后送至廠外進(jìn)行衛(wèi)生填埋。設(shè)計(jì)泥餅含水率為65%，而實(shí)際泥餅含水率為78%左右，未達(dá)到預(yù)期的效果。為此，竹園二廠通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)剩余污泥的脫水性能進(jìn)行了測(cè)試與分析，以期為其他類似污水處理廠的污泥脫水問題提供參考。
1 實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果與分析
與國(guó)外相關(guān)數(shù)據(jù)相比，在一定的污泥濃度和pH下，竹園二廠的污泥粘度，濃縮前的比荷蘭某污水處理廠的高了3.4～9.7倍，而濃縮后的差距更大；竹園二廠污泥的CST比英國(guó)、比利時(shí)、波蘭等 污水處理廠的污泥高了14～47倍，但Zeta電位與澳大利亞某污水處理廠污泥的接近；另外，竹園二廠污泥的比阻基本上在1012～1013cm/g數(shù)量級(jí)。由此可知，竹園二廠污泥的脫水性能較差。
2 現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果與分析
為了使泥餅含水率低于65%，竹園二廠自2008年3月開始從運(yùn)行工藝、加藥方式、藥劑選擇、設(shè)備參數(shù)設(shè)定等方面對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和試驗(yàn)，并邀請(qǐng)?jiān)O(shè)備方的工程師到現(xiàn)場(chǎng)一起進(jìn)行上述工作，但效果不明顯，污泥脫水后的平均含水率為78%左右。
后來(lái)竹園二廠到浙江嘉興污水處理廠進(jìn)行考察和學(xué)習(xí)，該廠也是采用同一廠家的板框壓濾機(jī)，用氧化鈣/三氯化鐵作調(diào)理劑，污泥是初沉污泥與二沉污泥的混合污泥，多年來(lái)的運(yùn)行效果顯示，其脫水泥餅的含水率都在65%以下。據(jù)此，竹園二廠制定了3種試驗(yàn)方案，脫水藥劑分別采用氧化鈣、氧化鈣/堿式氯化鋁、氧化鈣/三氯化鐵。采用氧化鈣藥劑的試驗(yàn)結(jié)果表明，污泥脫水后含水率的降低效果不明顯，泥餅含水率仍保持在74%～78%，且泥餅粘度太大，無(wú)法自動(dòng)卸泥；采用氧化鈣/堿式氯化鋁藥劑的試驗(yàn)結(jié)果表明，污泥脫水后含水率明顯降低，泥餅含水率可降至69%～74%，但是投加的聚合氯化鋁粘度較大，導(dǎo)致板框脫水機(jī)進(jìn)泥量大幅降低，只有正常進(jìn)泥量的一半左右，且泥餅粘度大大增加，人工鏟泥都較為困難，更談不上自動(dòng)卸泥；采用氧化鈣/三氯化鐵藥劑的試驗(yàn)方案相對(duì)好些，污泥脫水后含水率有所降低，泥餅含水率可降至65%～70%，基本滿足設(shè)計(jì)含水率的要求，進(jìn)泥量也基本正常。但泥餅的粘度還是較大，板框脫水機(jī)仍無(wú)法自動(dòng)卸泥。
之后，設(shè)備方對(duì)污泥進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)，認(rèn)為可能由于污泥的特性致使污泥脫水能力有限，污泥脫水系統(tǒng)想達(dá)到預(yù)期目標(biāo)是不太可能的。通過竹園二廠近一年時(shí)間的運(yùn)行和幾十次的試驗(yàn)，設(shè)備本體運(yùn)行基本正常，可以得出以下結(jié)論：使用PAM作為脫水藥劑，脫水后的污泥含水率在78%左右，要達(dá)到65%基本是不可能的，在國(guó)內(nèi)也幾乎沒有成功案例；而采用石灰/鐵鹽或石灰/鋁鹽作為脫水藥劑時(shí)，脫水后的污泥含水率可降至65%～78%，但由于采取這種方案需要對(duì)現(xiàn)有工藝設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造，這在目前是不可實(shí)現(xiàn)的，而且所帶來(lái)的后果是影響整個(gè)工藝設(shè)備的處理量，無(wú)法完成每天的產(chǎn)量及保證污水廠的正常運(yùn)行，并且造成污泥增量化。
3 原因分析
竹園二廠采用板框壓濾機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，脫水效果達(dá)不到預(yù)期效果，除了污泥脫水性能較差外，還可能存在如下原因：
（1）PAM的用量。竹園二廠在前期濃縮中，PAM的用量是干污泥量的0.3%，但在后續(xù)的脫水中，其用量也高達(dá)0.3%，這樣的用量是比較少見的；PAM過量使用，會(huì)使污泥顆粒被PAM分子包裹其中，進(jìn)而造成污泥的含水率升高、含固率降低。
（2）藥劑的使用方式。投加PAM進(jìn)行污泥濃縮后，再投加PAM擾動(dòng)調(diào)理進(jìn)行污泥脫水，這樣的操作方式可能會(huì)使前期與PAM結(jié)合的污泥絮體破碎，從而降低脫水效果；即使?jié)饪s后的污泥絮體未破碎，那么二次調(diào)理中加入的PAM，一部分將對(duì)已經(jīng)形成絮體的污泥進(jìn)行二次包裹，另一部分進(jìn)入上清液，這樣不僅會(huì)阻礙污泥絮體間的水份脫除，而且會(huì)增加污泥壓濾過程中的液相、固相粘度，降低脫水效果。因此，濃縮后污泥的調(diào)理方法還有待進(jìn)一步探索。
（3）調(diào)理劑的類型。從文獻(xiàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)采用石灰、氯化鐵等作為調(diào)理劑或多種調(diào)理劑配合使用時(shí)，污泥的脫水效果可得到較大的改善，泥餅含水率會(huì)有較大程度的降低；要改善竹園二廠的污泥壓濾脫水效果，在調(diào)理劑使用類型及配合使用方式等方面還有待改進(jìn)，但需對(duì)整個(gè)污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的改造，目前這種工作不太實(shí)際。
（4）濃縮后的污泥性狀。污泥在調(diào)理、脫水時(shí)，并非污泥濃度越高越有利于脫水，當(dāng)污泥濃度＞3%時(shí)，會(huì)引起污泥脫水效果的下降。
（5）機(jī)械運(yùn)行方式。在板框壓濾過程中，使用的壓力、污泥停留時(shí)間、濾布清洗程度及其與污泥分離程度等，均可能會(huì)影響污泥脫水效果，因此機(jī)械運(yùn)行方式也值得分析。
4 結(jié)論
竹園二廠通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試污泥的脫水效果，表明在目前條件下使泥餅含水率降至65%是不可實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)根據(jù)目前上海市污泥處置的規(guī)劃，將在竹園二廠和竹園一廠以東建設(shè)污泥焚燒廠，該污泥焚燒廠已確定進(jìn)泥含水率為75%～80%。因此，從竹園二廠目前的運(yùn)行狀況及今后污泥的出路考慮，其泥餅含水率設(shè)定為75%左右較合理。
