化工污水生化污泥脱水压滤的研究

来继云 孔繁荣 缪树辉(新疆蓝山屯河能源有限公司，新疆 奇台 831800)

0 引言

随着经济、社会的高速发展，石油化工行业在我国经济增长过程中占有重要的地位，由于石油化工行业的壮大与发展污水处理在不同行业中也成为行业需要解决的一项难题。

中水回用是解决水资源危机的重要途径，也是解决水资源与水环境的根本出路，工业废水回用处理既能减小对新鲜地下水的消耗，又能给企业相当可观的经济效益。

中水回用是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水[1]。目前将企业内部排放的废水进行回收利用，不仅可以解决用水紧缺的问题，同时可以为企业创造更多的经济利益与降低废水对环境的污染。

2019年上半年奇台县政府将工业用水的水价在原水价的基础上增大1倍，同时外排污水的费用由2018年的基础上增加将近4倍。随着工业新鲜水及排污水费用的逐年提高，增加了公司用水生产成本。由于当前原水价格与排污费的持续上涨，水的综合利用对降低公司产品成本占有更加重要的地位，2019年3月份开始公司就针对废水的综合利用制定了专项的综合利用实施方案。实施方案中针对增大合格污水回收利用进行专项治理，通过对方案的实施达到了预期的效果。

随着公司当前生产经营工作进入更为关键阶段。加之国内外疫情影响，市场需求逐步萎缩，同时受国际原油“价格战”影响，大宗商品价格大幅下跌，外部市场环境复杂多变，给公司经营带来更大挑战。为了扎实有效、全力推动2020年生产、经营、管理和发展各项工作，降低生产成本显得更加突出。污水综合利用对节能降耗、降本增效具有长远的重要意义。2019年一期合格污水回收利用量只有约25m3/h，其余合格废水直接进行外排。BDO二期项目建成投产后合格污水排放量增大，一、二期污水处理量约为200m3/h。合格污水回收利用空间巨大，公司在2020年总公司制定的计划中将污水的回收利用列为重点工作。通过上半年对污水系统、回用水系统的现场调试，污水出水带有少量活性污泥导致回用水装置全自动一体化净水器、超滤、反渗透设备污堵严重的问题。我公司人员针对废水进行了针对性的研究。

1 污水处理及生化污泥脱水工艺情况

污水处理装置由高浓度有机污水厌氧处理单元、混合有机污水好氧处理单元、活化废水中和处理以及废水收集、贮存及提升系统等组成。

高浓度有机废水处理单元废水经过预处理后直接进入本处理工艺系统的HAF厌氧工段。混合有机污水好氧处理单元废水经过预处理后直接进入本处理工艺系统的FSBBR好氧工段。进入厌氧与好氧工段处理废水过程中由于微生物新陈代谢作用产生新的微生物造成污泥浓度不断上涨。系统通过排泥管道进入生化污泥池。另外系统运行过程中污泥需进行回流。当污泥浓度较高时可将污泥直接通过污泥回流输送泵输送至生化污泥池。生化污泥池污泥通过螺杆泵输送至污泥压榨脱水机进行脱水处理。

2 一二期污水污泥压滤设备原理

本公司共计有两套污水处理系统，两套系统污水污泥压榨系统略有不同，一套使用GBH-1500L型号带式压滤机，另外一套使用DDL400-2型号的叠螺式压滤机。带式脱泥机工作原理主要为是泥浓度较高的泥水混合物进入污泥布料装置。通道两旁橡胶墙，把污泥带进脱水机内，污泥水分开始由特制的防老化胶辊和滤网出水孔挤出，并由脱水机下的污水槽集中排出。污泥水分脱出后，流动缓慢，承受的压力越来越大，使更多水分被挤出达到更好的脱水效果。带式污泥脱水机开关压力受现场PLC系统控制。

叠螺式压滤机工作原理主要分3步进行第一步为浓缩，当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩。第二步为脱水，经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动；沿泥饼出口方向，螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断收缩；在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水。第三部为自清洗，螺旋轴的旋转，推动游动环不断转动，设备依靠固定环和游动环之间的移动实现连续的自清洗过程，从而巧妙地避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题。

3 辅料聚丙烯酰胺(PAM)介绍

在生化污泥脱水压滤的过程中需投加聚丙烯酰胺辅料使污泥先进行絮凝，目前聚丙稀酰胺(PAM)是污泥脱水领域应用最广泛的絮凝剂，PAM可分为阳离子型、阴离子型和非离子型，其中每一个离子型又可分为许多种分子量。因此，对不同的处理介质，应该选择不同类型不同品种的PAM。在定性选择之后，还要进行定量选择，否则，非但达不到提高处理量之目的，甚至有可能造成污泥脱水根本无法进行。聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物，产品主要分为干粉和胶体两种形式。本公司使用干粉状态的聚丙烯酰胺。其按平均分子量可分为低分子量(<100万)、中分子量(200～400万)和高分子量(>700万)三类。聚丙烯酰胺的主链上带有大量的酰胺基，化学活性很高，可以改性制取许多聚丙烯酰胺的衍生物，是一种极为重要的化学品。

4 聚丙烯酰胺辅料情况对比

4.1 聚丙烯酰胺的选择

公司净水装置使用中分子量PAM进行净化水处理，最初使用阴离子性PAM进行污泥脱水处理无法达到预期的脱水效果。因此根据市场PAM供应种类进行选择。通过在生化污泥池取足够的生化污泥，并搅拌均匀。然后倒入相同规格的容器中让其进行自然沉降一定时间(10min)，观察污泥沉降情况。然后再将容器内的污泥进行搅拌，让污泥与水混合均匀。然后再通过投加配置为5mg/L不同规格型号的PAM辅料溶液进行絮凝，观察沉降效果及形成矾花情况。沉降实践过程中共计选用不同类型的7种PAM辅料。

从表1现场实践表格统计情况可以反映出生化污泥使用阳离子性PAM在搅拌情况下形成的絮体较为明显，且沉降效果较好。另外分子量较高时絮体形成效果更加明显，考虑成本及现场情况选择中分子量PAM作为生化污泥脱水使用辅料。

表1 聚丙烯酰胺实践效果统计表

4.2 聚丙烯酰胺药剂浓度的确定

确定了选用中分子量PAM辅料作为脱水辅料，现就以叠螺式污泥脱水机作为实践设备分别投加不同浓度PAM辅料进行脱水处理。根据现场污泥形成情况及实验室对污泥进行烘干水分检测结果，以最终确定脱水效果相对最好、处理量相对最大的最佳浓度指标。

表2 不同浓度聚丙烯酰胺压滤脱水实践统计表

从表2现场生化污泥压滤实践表可以体现出，PAM辅料投加量过大或过小对污泥的脱水效果都会形成一定的影响。针对本公司污水处理系统形成泥饼且含水量较低的区间在3～5mg/L浓度范围。根据成本考虑选择投加浓度在3mg/L左右为最宜。

5 设备压滤情况对比

由于本公司两套污水装置分不同时间段建造，系统生化污泥脱水部分在设备选型过程中分别选用两套不同类型的脱水机组。一套GBH-1500L型号带式压滤机，一套DDL400-2型号的叠螺式压滤机。针对两套装置两套不同设备在处理量相同的情况下也从污泥脱水含水率等方面做了对比。

从表3可以得出针对本公司污水系统生化污泥脱水过程中，两种不同的机组都能够满足现场需求，叠螺式脱水机脱水率略高于叠螺式脱水机。

表3 不同机型压滤脱水实践统计表

6 结语

针对本类型化工污水装置污泥系统脱水过程中，PAM辅料的投加的最佳浓度为3～5mg/L浓度范围。最佳经济运行浓度在3mg/L。

通过以上实践和分析得出本类型企业化工污水系统产生的生化污泥使用叠螺式脱水机脱水效果更好，操作简便，维护费用相对较低。通过以上实践和分析得出本类型企业化工污水系统产生的生化污泥使用中高分子量阳离子性聚丙烯酰胺沉降效果较为明显，且污泥水含量较低。