污泥深度脱水药剂及其在改善污泥脱水性能中的应用

施恒寿

（福建创源环保有限公司，福建福州 350001）

随着我国经济高速发展，污水、废水量不断增加。为实现生态与经济的协调发展，我国加大污水处理设置的规划力度。在污水处理设施不断完善和污水处理技术不断提升的背景下，污泥产量日益增更多。据相关数据，10万t污水处理厂含水率为80%以上，产污泥50t/d。目前，降低污泥含水率的方法有化学法、物理法、生物法。其中，化学法中脱水药剂的复合应用可以有效提高污泥脱水率，但不同药剂对污泥脱水性能的影响仍需进一步研究。

1 污泥深度脱水药剂概述

1.1 污泥深度脱水药剂脱水机理

污泥深度脱水系统一般由混合调理系统、药剂系统、化学调理系统和隔膜压滤系统组成。其中，混合调理系统，是将浓缩污泥与脱水污泥进行混合，并对其混合物进行稀释调理，但稀释后的污泥含水率要控制在96%以下。药剂系统与化学调理系统，是将药剂投入调理池，对污泥脱水性能进行改善。隔膜压滤系统是通过2次压榨作用，对调理后的污泥进行深度脱水，将污泥含水率降低至60%以下。

1.2 污泥深度脱水药剂种类

1.2.1 有机絮凝剂

有机絮凝剂是指能产生絮凝作用的天然或人工合成的有机分子物质。其中，天然产物为蛋白质、多糖类化合物，如动物胶、淀粉等；人工合成产物有聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等。根据可离解基团特性，可以将有机絮凝剂分为阳离子、阴离子、非离子和两性型四类。

1.2.2 无机絮凝剂

无机絮凝剂的絮凝机理是：将铁盐絮凝剂溶于水中，通过溶解、吸水，铁发生强烈水解反应，并在水解的过程中发生聚合反应，进而生产具有长线性结构的多核聚合物。在电中和的作用下，最终形成具有高聚合度的氢氧化铁凝胶。无机絮凝剂分为阳离子型、阴离子型、复合型三类。

1.2.3 微生物絮凝剂

微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，是具有安全性、高效性、无毒性、无二次污染性的水处理剂。微生物絮凝剂可以自行降解，在工业污水、生活污水、食品加工、医药制造等方面具有广泛的应用价值和研究价值。

1.2.4 复合絮凝剂

复合絮凝剂，即絮凝剂的复配使用，是通过化学反应，使两种或多种单组分絮凝剂形成大分子量的共聚复合物，其性能较单一絮凝剂更优。复合絮凝剂用于表面吸附水、间隙水（游离水）、毛细结合水、内部结合水。近年来，复合絮凝剂中的无机高分子絮凝剂成为开发的重点，例如聚合氯化硫酸铁、聚合铝铁等。

1.2.5 助凝剂

助凝剂包括：pH调整剂、絮体结构改良剂、氧化剂、高分子化合物，是用于调节和改善混凝条件，为促进凝聚作用而添加的药剂，为改善絮凝体结构的高分子物质。

2 污泥深度脱水药剂在改善污泥脱水性能中的应用

为有效体现出污泥深度脱水药剂在改善污泥脱水性能的效用，以辽宁省鞍山市污水厂为例，对其浓缩污泥的相关数值进行测定，发现该污泥样本的pH呈中性，含水率高达99.55%，比阻值为1.458×1012cm/g，毛细水时间值为29.24s。

2.1 单一絮凝剂在改善污泥脱水性能中的应用

向一定量待测污泥样本中投加无机絮凝剂FeCl3、BAC、PAC；单独投加非离子絮凝剂PAM、阴离子PAM；单独投加助凝剂生石灰，污泥样本无明显变化。但单独投加阳离子PAM时，污泥外观发生明显变化，形成絮体。根据实验分析，阳离子PAM投加量的增加会进一步改善污泥的沉降性，当投加量为35mg/L时，污泥沉降性能最好。若阳离子PAM继续投加，污泥的沉降性能变差。

2.2 复合絮凝剂在改善污泥脱水性能中的应用

将无机絮凝剂FeCl3、BAC、PAC和阴离子絮凝剂PAM进行复合，对复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响进行分析。将PAC的投加量设置为0.5g/L、1g/L、2g/L，阴离子投加量为9mg/L、30mg/L、60mg/L、90mg/L递增。据相关实验研究表明：随着PAC投加量的增加，污泥脱水率减少后增加。其中，投加量为1g/L PAC的组分中，复合型絮凝剂的脱水率最高，可以达到93.8%；污泥样本的含水量最低，为87.23%

以同样方式，将FeCl3、BAC、PAC与阴离子PAM复合，得出结果：当PAC的投加量为1g/L、阴离子投加量为90mg/L时，污泥的脱水性能综合情况最好。

2.3 助凝剂在改善污泥脱水性能中的应用

在应用单一絮凝剂的基础上，对助凝剂的作用进行探讨，针对减少絮凝剂阳离子PAM投加量能否影响到污水脱水性能进行分析。如图1、图2、图3、图4所示，分别为投加量为9mg、30mg、60mg、90mg的阳离子PAM组分，阳离子PAM复合生石灰、粉煤灰对污泥含水率、脱水率的影响。

图1 投加量9mg阳离子PAM组分，阴离子PAM复合生石灰、粉煤灰对污泥含水率、脱水率的影响

图2 投加量30mg阳离子PAM组分，阴离子PAM复合生石灰、粉煤灰对污泥含水率、脱水率的影响

图3 投加量60mg阳离子PAM组分，阴离子PAM复合生石灰、粉煤灰对污泥含水率、脱水率的影响

图4 投加量90mg阳离子PAM组分，阴离子PAM复合生石灰、粉煤灰对污泥含水率、脱水率的影响

由图1～图4可见，在单一絮凝剂基础上，添加助凝剂，污泥的含水率进一步下降。因此，助凝剂可以有效改善污泥脱水性能。絮凝剂-助凝剂复合添加剂对污泥脱水效果的影响：在不同絮凝剂基础上添加助凝剂有利于改善污泥脱水性能，尤其是投加9mg/L阳离子PAM+30g/L生石灰+30mg/L粉煤灰时，该污泥样本脱水性能最佳。

3 结束语

近年来，我国工业化、城镇化发展迅速，生活污水、工业废水排放量及处理量持续上升，导致污水处理厂的污泥产量大，且含水量高。这需要对污泥进行脱水处理。相对于生物法、物理法来说，化学调理法更简单易行。通过对脱水药剂的分析，发现相对于单一絮凝剂，复合絮凝剂具有更优质的效果。同时，助凝剂的应用有利于改善污泥脱水性能。未来发展中，我国的污泥产量会持续增加，污染类型必将向多元化方向发展，而污泥处理技术应用也会愈加深入。因此，探究污泥深度脱水药剂及污泥处理后的资源化发展具有现实意义。