自来水厂污泥脱水比阻调理及处置的试验研究

夏罡，高颖，赵娜

中国市政工程东北设计研究总院，吉林 长春 130021

由于我国的自来水厂在原水水质、净水工艺和国情上与西方国家有所不同，我国在借鉴国外处理工艺技术的同时，需要结合我国的实际情况，研究出适合我国情况的自来水厂排泥水处理工艺系统。但是我们在实行运行中发现比阻很大，脱水很难，故一般均加入脱水剂，常用如PAM，但PAM费用昂贵，使运行成本很高，所以污水处理厂往往投药量不足，致使脱水程度不高，且PAM易对环境造成二次污染。因此，本文旨在寻找既简单又经济的污泥脱水剂，可以完全替代PAM，从而降低污泥处理的成本，同时提高污泥脱水效率，减少对环境的二次污染。自来水厂每天都会产生大量的污泥，为了减少最终处置的污泥体积，污泥脱水是重要的处理环节。污泥的处理和处置是自来水厂水处理厂的建设和运行中存在的一大难题。 为了降低污泥处理成本，减少二次污染，对自来水厂排泥水的处理和污泥处置工作进行积极和深入研究。

1 自来水厂污泥脱水的基本理论

将污泥中的表面吸附水和毛细水分离出来是脱水主要目的。之所以必须对污泥进行脱水处理，是因为一般污泥的含水率都比较高，经第一步沉淀后，其含水率仍在96%左右，呈流动状态，体积很大，不利于污泥的贮存，输送、处理处置及利用，对后续处理带来很大的困难。虽然脱离出来的这部分水只占污泥中总含水量的15%～25%，但是一旦经过脱水以后，污泥呈现圆体状态，体积就会比原来体积的1/10还少，这样以来就会很大程度上降低后续处理的难度。自然脱水和机械脱水是污泥脱水的两个主要方法。

1）将污泥摊铺在由砂子和石子铺垫的干化场上，通过蒸发、渗沥和溢流等方式实现脱水的这种方法叫自然脱水。干化场石子底部一般铺设有集水管，污泥中的水分大部分通过渗沥脱水，蒸发脱去的水分只占10%左右。使用这种方法脱水，一般脱水时间长，维护管理工作量大，而且由于污泥腐败产生恶臭和苍蝇，影响周围的卫生环境。因此只适用于村镇小型污水厂污泥处理，不适用于自来水厂污泥脱水。

2）以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的这种方法叫污泥机械脱水。根据造成压力差推动力的方法的不同，可以将污泥机械脱水分为3类：

（1）在过滤介质的一面压滤脱水。增加过滤的推动力，利用多种液压泵或空压机形成4MPa～8MPa压力，加到污泥上进行过滤的方法叫压滤脱水。加压过滤脱水的优点是：过滤效率高，特别是对过滤困难的物料更加明显；脱水滤饼固体含量高；滤液中固体浓度低；大多数可以不调质或用少量药剂调质，便可进行过滤。由于滤饼的剥离简单方便，因此近年来广泛用于污泥脱水。加压过滤设备主要分为板框压滤机和带式压滤机等类型。

（2）造成离心力实现离心脱水。利用离心力代替重力或压力作为推动力进行污泥脱水的操作的方法叫离心脱水。由于污泥颗粒和水之间存在着密度差，使 它们在相同的离心力作用下产生的离心加速度不同，从而导致污泥颗粒与水之间的分离，实现脱水的目的，这就是离心脱水的基本原理。离心脱水的优点是结构紧凑，附属设备少，臭味少，能长期自动连续运行。缺点是噪声大，脱水后污泥含水率较高，污泥中若含有砂砾，则易磨损设备。不同性质的污泥脱水的难易程度差别很大，应根据其脱水性能，选择合适的方法，才能取得良好的效果。因此，考察污泥的脱水性能，对选择脱水方法具有重要的意义。

2 自来水厂污泥调理

组分复杂，变异性大是污泥的共同特点，水分含量高（通常在99%以上），这无疑增加了很多处理上的困难。目前，自来水厂污泥脱水已成为污泥处理及处置流程中一个非常重要的过程就是污泥脱水，通过减少污泥体积来节省后续运输、填埋、焚烧等的处理成本具有重大意义。而在污泥脱水中，污泥调理是很重要的一环就是污泥调理。由于污泥颗粒的特殊絮体结构及高度亲水性，使其包含的水分很难被脱除，污泥调理可以改变其特性，增进污泥脱水性、杀菌和促进有机物的水解，从而减少操作上的困难。污泥调理依据调理机制可分成3类：1）物理法；2）化学法；3）生物法。

3 影响污泥比阻值的因素

影响污泥调理效果即比阻值的因素比较复杂，在本次试验中，pH值和搅拌强度两个因素分析在不同的试验条件下分别对污泥比阻值的影响。在试验中，分别加入5mL阳离子聚丙烯酰胺（PAM+）（1‰），测试不同试验条件对污泥比阻值的影响。

3.1 pH值对比阻的影响

由调理剂性质可知，调理剂受pH值影响较小，对pH值变化适应性强。随着pH值升高，比阻值变化幅度不大，但当pH>8.5时，比阻值大幅度上升，当pH值在6.8范围内，脱水效果最佳。

3.2 搅拌强度对比阻的影响

将调理剂加入污泥后，快速搅拌15s，使药剂快速均匀的分散到水中，在慢速搅拌15min，促使颗粒碰撞凝聚，测定其比阻值，考察搅拌强度对比阻值的影响。当搅拌强度在994s-1～226s-1和198Is-1～355s-1之间时，比阻值较小，脱水效果较好。当搅拌强度为575s-1～167s-1时。比阻较高.由于搅拌速度不足，调理剂与污泥反应不均匀。矾花形成不够充分所致。当搅拌强度大于198ls-1～355s-1时，搅拌过快，致使形成的大的絮体被打碎，小的絮体又重新分布到水相中，所以脱水效果也不好。

总之，根据上述自来水厂污泥脱水的基本理论、污泥调理以及影响污泥比阻值的因素对自来水厂污泥脱水比阻调理及处置的试验做了研究，但有待进行更深入的研究。希望本文能对今后我国经济合理地实施自来水厂排泥水处理有所帮助。

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