污泥废水与生活污水合并处理可行性试验测试分析

杨 平

（1.青岛水务集团有限公司；2.青岛首创瑞海水务有限公司）

符 号 说 明

BOD——生化需氧量；

BOD5——五日生化需氧量；

COD——化学需氧量；

MLSS——污泥浓度；

NTU——浊度；

PAC——聚合氯化铝；

PFS——聚合硫酸铁；

SBR——序批式活性污泥法；

SS——悬浮物；

SV30——混合液在量筒静止沉降30min 后污泥所占的体积百分比；

TP——总磷。

由于污泥废水含有大量有机物和众多的污染物， 进行单独处理时需要满足繁杂的工艺条件，并且前期投资过高［1～3］。 如果将污泥废水与生活污水进行合并处理，则可以实现污泥废水的稀释［4，5］。 针对污泥废水含有较高比例的有机物，在实施合并处理的过程中应合理控制废水加入量，确保满足SBR 工艺运行条件，使出水水质符合一级A 排放标准［6］。

为实现提标改造目标，可以利用现场测试的方法分析SBR 除磷过程的影响因素，从而确定降低总氮和总磷的最佳工艺条件，同时在此基础上分析污泥废水的处理效果［7，8］。 现阶段，许多学者研究了铁盐在生物除磷和硝化方面的功能作用，尤其是化学、生物两种方式在除磷方面的优势也引起行业内的关注［9］。 还有学者对各种含水率的污泥进行处理并测试废水水质参数，为进一步优化废水处理工艺、扩大污泥规模创造条件。 首先，通过预处理工艺使生产废水中的污染物浓度明显减小；然后，在SBR 反应器内加入不同含量的污泥废水，分析了两种废水实施合并处理过程中遇到的问题［10～12］。 本次测试的重点是污泥含水率不同的情况下对应的废水水质参数，以此作为扩大污泥项目与选择最优废水处理工艺的一项理论依据。

1 试验测试

1.1 试验参数

本试验总共采用两套SBR 处理系统，反应器材料为聚丙烯板， 尺寸为600mm×300mm×500mm，有效容积100L。 通过曝气方式形成好氧环境，进行厌氧处理时需启动搅拌器。 测试期间，每当时序改变后，需等所有参数指标处于稳定状态（所需时间为7 天）再对后续各项数据进行采集并计算。 试验参数如下：

周期进水量 50L

排水比 1∶5

废水负荷 0.05～0.25kg/d

MLSS 3 000～5 000mg/L

1.2 水质测试

以青岛某水处理厂作为测试对象，从SBR 池中获取污泥试样。 需要说明的是，一是待SBR 完成曝气处理后再进行取泥， 可以发挥硝化作用；二是SBR 反应器中进行16h 闷曝后开始注水。从平流沉砂池的出水口收集测试用水，污泥废水试样来自江苏污泥示范项目，对这两种水质的测试结果列于表1。

表1 两种水质测试结果

在反应釜内对各个含水率条件下的污泥进行裂解， 裂解液放置5h 后测试上清液的水质参数，当污泥含水率为85%时，污泥形成的COD 可达 到 45 200mg/L 的 高 浓 度 状 态，BOD5为31 200mg/L，占COD 的60%左右，说明该废水比较适合生化处理；当COD 达到较高浓度时，氨氮（NH3-N）的浓度明显增大（2 316mg/L），SS 浓度较小，仅为162mg/L。

2 污泥废水的预处理

2.1 PAC 预处理

在7 个含有500mL 废水的烧杯内依次添加1～8mL 配制好的20%PAC 溶液，利用六联搅拌器搅拌10min，静置3h 后对上清液进行NTU 测试。随着PAC 加入量的提高， 可以有效降低废水的COD （从最初的13 292mg/L 降低到6 172mg/L），NTU 也在不断减小 （由346.0 减小到22.3）；0～4mLPAC 溶 液 的 添加 量 下，COD 与NTU 的 去 除率迅速增大，随着PAC 加入量继续递增，两者的去除率保持基本稳定（图1），药剂添加量为6mL时其去除率达到最大（54%与91%）。

根据上述测试结果可知，当PAC 添加量提高后，可以有效减小废水的COD 与NTU，两者同时达到最小值， 由此可推断NTU 与COD 之间存在一定的关联性。 经综合分析，在预处理阶段PAC的添加量为4mL 时按照125∶1 的比例进行添加最为适宜。

2.2 PFS 预处理

图1 不同PAC 添加量的预处理效果

7 个盛有500mL 废水的烧杯中，依次添加0.2～4.0mLPFS 溶液，利用六联搅拌器搅拌10min，静置3h 后对上清液进行测试： 当PFS 添加量介于0.0 ～1.0mL 之 间 时，废 水 的COD 降 低（从13 142mg/L 降到6 020mg/L），NTU 也在减小 （由346.0 减小到22.5），COD 与NTU 都呈现迅速增长的趋势（图2），且达到最大的去除率（53.2%与92.1%）；之后进一步提高PFS 添加量，各项指标保持基本恒定； 随着添加量增加到2.0mL 以上时，COD 与NTU 的去除率出现快速下降的趋势。

图2 不同PFS 添加量的预处理效果

3 污泥废水与生活污水合并处理

3.1 运行条件

为充分发挥硝化作用，污泥在污水处理厂的SBR 池完成曝气后获取， 并对SBR 反应器进行12h 内闷曝处理后开始注入生活污水， 待各项指标稳定以后进行测试。

3.2 处理结果

将污泥废水的加入量设定为0.5%的处理水量， 共监测5d， 分别对SBR 处理系统出水的COD、NH3-N 和TP 进行测试，之后测试SV30。分析表2 所列的数据后发现，当加入0.5%的污泥废水时，所有出水指标都符合排放要求，没有出现超标的情况， 测试得到出水的COD 在28.45 ～41.28mg/L、NH3-N 在2.16～3.85mg/L、TP 在0.33～0.61mg/L、SV30在46%～58%范围内小幅变化。

表2 SBR 处理系统出水测试数据

图3 为SBR 处理系统出水的COD、NH3-N和TP 去除率曲线。由图3 可知，当加入0.5%污泥废水后，COD 的去除率在87.5%～92.6%之间浮动，TP 的去除率在86.3%～92.5%之间浮动，NH3-N 的去除率表现为逐渐增大的趋势，从91.5%增大到96.8%。

图3 SBR 处理系统出水的COD、NH3-N、TP 的去除率

3.3 可行性分析

通过以上测试发现，在生活污水中加入一定量的污泥废水进行合并处理不会干扰SBR 生物处理工艺，而且还能保证各项出水指标符合一级A 类排放标准的要求。 污水处理厂能够实现的水量处理能力为20 000m3/d，根据之前设定的4%的污泥废水加入量可知， 污泥废水的处理能力为800m3/d，符合污泥废水每天排放量的要求。

由于污泥废水包含了多种有机物成分，同时会产生浓厚的刺激性气味，需实施有效方法以满足排放标准的要求，也可通过与生活污水合并处理的方式来实现。

4 结论

4.1 增加投药量后，COD 与NTU 都能达到更大的去除率。 当PAC 加入量提高后，可以有效降低废水的COD 与NTU，两者同时达到最小值（预处理阶段PAC 的添加量为4mL，按照125∶1 比例进行添加）；加入1.0mL PFS，COD 与NTU 的去除率均能达到最大值（53.2%、92.1%）。

4.2 当加入0.5%污泥废水后，SBR 处理系统COD 的去除率在87.5%～92.6%之间浮动，TP 的去除率在86.3%～92.5%之间浮动，NH3-N 的去除率表现为逐渐增加的趋势， 从91.5%增大到96.8%。