
隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展趨于成熟,城市環(huán)境問(wèn)題日益突出,人口的增加帶來(lái)了污水處理規(guī)模的擴(kuò)大,污泥處理量持續(xù)增多,污泥處理處置要求愈發(fā)嚴(yán)格。在污水廠日常運(yùn)行管理中,污泥脫水是污泥減量化的主要手段,因此研究污泥脫水性能和優(yōu)化工藝調(diào)控方式,對(duì)污水處理廠確保污泥穩(wěn)定脫水、控制運(yùn)行成本、避免二次污染等方面具有重要意義。
1 某污水處理廠污泥脫水現(xiàn)狀
某城鎮(zhèn)污水處理廠位于太湖流域,主要處理生活污水,日處理規(guī)模15萬(wàn)t,污泥脫水工藝采用帶式濃縮壓濾一體機(jī),泥餅含水率低于80%。由于主要處理剩余污泥,有機(jī)物含量較高,污泥穩(wěn)定脫水較為困難,運(yùn)行成本較高。
2 污泥脫水性能影響因素研究
2.1 研究方法
污泥化學(xué)調(diào)理已有許多研究與實(shí)踐,如無(wú)機(jī)絮凝劑的絮凝效果差,城市污泥呈負(fù)電性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)的調(diào)理效果較好,因此本研究所選用的調(diào)理藥劑為CPAM。
污泥比阻(SRF)是評(píng)價(jià)污泥脫水性能的重要指標(biāo),表示一定壓力下,單位過(guò)濾面積中污泥單位質(zhì)量的阻力,污泥比阻越小,脫水性越好,SRF>1.0×109s2/g時(shí),脫水性差;SRF處于0.5~0.9×109s2/g之間時(shí),脫水性一般;SRF<0.4×109s2/g時(shí),脫水性好。一般而言,市政污泥的比阻約在1.0×109s2/g左右。本研究以SRF為污泥脫水性能的判斷指標(biāo),分析污泥調(diào)理藥劑和進(jìn)泥含水率的變化對(duì)污泥脫水性能的影響,從而指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)備改造和工藝調(diào)控。
2.2 調(diào)理藥劑對(duì)污泥脫水性能的影響
2.2.1 CPAM藥劑質(zhì)量控制
陽(yáng)離子聚丙烯酰胺是高分子有機(jī)物,通過(guò)吸附電中和以及高分子鏈的架橋作用將污泥顆粒絮凝成團(tuán),有利于后續(xù)機(jī)械脫水。分子量越高,脫水效果越好。通過(guò)藥劑比選發(fā)現(xiàn),分子量在800萬(wàn)~1000萬(wàn),陽(yáng)離子度在30%~50%范圍內(nèi),SRF值均低于0.1×109s2/g,污泥脫水性能較好。
2.2.2 藥劑配制要求
由于藥劑運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件影響,某廠選用袋裝粉劑PAM通過(guò)投藥裝置,按一定濃度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配制,藥劑溶解用水為廠區(qū)經(jīng)深度處理的回用水。為研究回用水和自來(lái)水的水質(zhì)對(duì)比,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,回用水和自來(lái)水配制的藥劑,SRF值并無(wú)顯著差異,但由于回用水水質(zhì)不穩(wěn)定,并且消毒效果不如自來(lái)水,不利于長(zhǎng)時(shí)間存放,尤其溫度較高時(shí)易水解腐敗導(dǎo)致藥劑失效,因此為保證藥劑的穩(wěn)定,宜采用自來(lái)水進(jìn)行配制,并且現(xiàn)用現(xiàn)配。
2.2.3 投加量對(duì)脫水性能的影響
調(diào)理藥劑的投加量是影響其架橋作用的一個(gè)重要因素,投藥量較低時(shí),絮凝劑只能跟部分膠體顆?;驊腋∥⒘W饔眯纬尚躞w,絮凝效率較差;投藥量過(guò)高時(shí),分子鏈會(huì)包裹水中膠體顆?;驊腋∥⒘?,多個(gè)分子間容易相互纏繞而形成阻力,無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)吸附架橋作用。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)藥劑濃度在1‰~3‰范圍內(nèi)時(shí),隨著藥泥投加比控制在10%以?xún)?nèi),可獲得較低的SRF值,但濃度過(guò)高時(shí)粘度增大,反而不利于藥泥混合絮凝,并且如反應(yīng)不徹底,帶有粘度的濾液會(huì)導(dǎo)致濾布堵塞,因此該廠藥劑濃度控制在1.5‰~2‰為宜。
2.2.4 進(jìn)泥含水率對(duì)污泥脫水性能的影響
進(jìn)泥含水率表征污泥濃度,研究表明污泥濃度與粘度正相關(guān),而污泥粘度過(guò)大會(huì)影響脫水性能。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)于相同濃度的藥劑,進(jìn)泥含水率較低時(shí),藥劑的投加量較大,可能是因?yàn)榈秃实奈勰啾旧碚扯容^大,與藥劑無(wú)法混合均勻,需要降低藥劑濃度,以利于藥泥混合,同時(shí)避免濾液粘度過(guò)高。
3 生產(chǎn)過(guò)程脫水工藝優(yōu)化控制
3.1 生產(chǎn)設(shè)備改造
污泥比阻值可作為污泥脫水性能的指標(biāo)參考,但實(shí)際脫水效果需要結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備和工藝調(diào)控。該廠污泥脫水工藝流程為水處理段剩余污泥排入污泥均質(zhì)池,經(jīng)攪拌混合均勻后,通過(guò)污泥螺桿泵進(jìn)入混合罐與藥劑混合反應(yīng),再通過(guò)帶式濃縮壓濾一體機(jī)進(jìn)行脫水。根據(jù)對(duì)該廠脫水設(shè)備運(yùn)行情況跟蹤檢測(cè)發(fā)現(xiàn),前端均質(zhì)池?cái)嚢栊Ч患眩瑢?dǎo)致進(jìn)泥含水率不穩(wěn)定,在94%~98%范圍內(nèi)波動(dòng),因此無(wú)法準(zhǔn)確控制藥劑的投加量,不僅影響出泥效果,也使藥耗偏高。
根據(jù)上述原因分析,該廠對(duì)均質(zhì)池?cái)嚢杵鬟M(jìn)行了更換和改造,并增加變頻器,同時(shí)將藥劑溶解水從回用水改為自來(lái)水,確保藥劑質(zhì)量。改造后進(jìn)泥含水率控制在97%左右,藥劑配制濃度為2‰,污泥脫水情況有了明顯改善,出泥含水率可穩(wěn)定控制在80%以?xún)?nèi),每噸干泥藥耗從5~7kg降至4kg左右,大幅降低了生產(chǎn)成本。同時(shí),試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固體回收率與藥耗呈現(xiàn)一定的相關(guān)性,即固體回收率越高,藥耗越低,因此實(shí)際生產(chǎn)中,可觀察壓濾過(guò)程漏泥情況和濾液渾濁度推測(cè)污泥的脫水效果。
3.2 生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制
目前關(guān)于污水廠污泥的化學(xué)調(diào)理和機(jī)械脫水性能的研究不少,理論研究對(duì)提高脫水性能的工藝改進(jìn)具有重要意義,而在實(shí)際生產(chǎn)中,還需要根據(jù)污泥性質(zhì),結(jié)合工藝和設(shè)備的運(yùn)行情況,摸索污泥脫水過(guò)程的質(zhì)量控制點(diǎn),才能保證穩(wěn)定的污泥脫水效率和運(yùn)行成本。本研究通過(guò)小試試驗(yàn)找出影響該廠脫水性能的主要因素,一方面結(jié)合實(shí)際設(shè)備情況進(jìn)行改造,另一方面將影響因素結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況,將正常運(yùn)行狀態(tài)下的進(jìn)泥含水率、絮凝劑濃度控制在一定范圍內(nèi),并定期開(kāi)展小試試驗(yàn),跟蹤污泥脫水性能和藥劑調(diào)理情況,同時(shí)根據(jù)絮體情況、出泥量、有無(wú)漏泥等情況調(diào)節(jié)壓濾機(jī)進(jìn)泥量、張緊壓力和帶速等運(yùn)行參數(shù)。日常運(yùn)行管理中需要記錄進(jìn)出泥含水率、藥劑用量和產(chǎn)泥量,及時(shí)掌握藥耗情況;每批次絮凝藥劑應(yīng)檢測(cè)分子量和陽(yáng)離子度,有效控制藥劑質(zhì)量;脫水效率異常時(shí),可通過(guò)小試試驗(yàn)測(cè)定SRF值或通過(guò)藥泥混合后的絮團(tuán)大小和強(qiáng)度初步判斷影響脫水性能的原因,有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)控。
4 結(jié)論
(1)通過(guò)小試試驗(yàn),得出影響該廠污泥脫水性能的影響因素主要為進(jìn)泥含水率波動(dòng)過(guò)大,導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確控制藥劑濃度,造成泥餅無(wú)法穩(wěn)定脫水,藥耗過(guò)高。
(2)盡管試驗(yàn)期間回用水和自來(lái)水溶解藥劑的污泥比阻時(shí)相差不大,但由于自來(lái)水水質(zhì)較穩(wěn)定,實(shí)際生產(chǎn)中建議采用自來(lái)水配制絮凝藥劑。
(3)根據(jù)小試結(jié)果,該廠對(duì)均質(zhì)池?cái)嚢铏C(jī)進(jìn)行了改造,并將藥劑溶解用水改為自來(lái)水,改造后污泥脫水效果得到了明顯改善,泥餅含水率可穩(wěn)定控制在80%以下,藥耗也大幅降低,有效控制了運(yùn)行成本。
(4)污泥脫水效果不僅需要理論和試驗(yàn)研究,更需要根據(jù)實(shí)際工藝和設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)控,摸索各自的質(zhì)量控制點(diǎn),并納入日常運(yùn)行管理中,通過(guò)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理手段,提高污泥脫水效率,降低運(yùn)行成本。