PAM和PAC对净水厂排泥池和污泥浓缩池絮凝沉淀效果影响的研究

杨永超，尹玉苑

（1.北京恩菲环保股份有限公司，北京 100083；2.驻马店市中业自来水有限公司，河南 驻马店 463000）

1 引言

净水厂排泥水主要由沉淀池排泥水和滤池反冲洗水组成，约占水厂设计生产净水量的2%~10%[1]。排泥水总固体含量一般在0.1%~2%[2]，以泥沙和絮凝颗粒为主，源于水厂常规工艺处理下截留的有机污染物、无机污染物和重金属盐类等。排泥水不经调质直接进入污泥浓缩池，泥水分离时间长、上清液浊度大，上清液回用后影响净水处理工艺正常运行。排泥水零排放不但可以节约水资源，还能有效削减排污总量，减少排泥水最终的处理费用，实现净水厂节能降耗和排泥水零排放环保目标[3]。因此，本文以排泥水为试验对象，研究PAM和PAC对排泥池水样絮凝沉淀效果的影响，提高排泥水絮凝沉淀效果，降低上清液浊度，减轻上清液回流对净水厂处理工艺的影响。另外，净水厂污泥处理工艺中重力污泥浓缩池重力浓缩效率低，沉淀时间长，本文研究向污泥浓缩池中投加PAM絮凝剂，从而提高污泥浓缩池中固体浓度，缩短浓缩时间，提高污泥处理效率。

本净水厂以板桥水库为原水，净水处理工艺为预处理池+常规处理工艺（网格折板絮凝池+平流沉淀池+V形滤池+消毒），污泥处理工艺流程详见图1。

实验室模拟投加PAM和PAC絮凝剂对排泥水进行均匀调质，观察水样泥水分离界面反映排泥水絮凝沉淀效果，30 min后检测上清液浊度，分析絮凝剂对排泥水絮凝沉淀效果和最佳投加浓度的影响，同时向重力浓缩池中投加絮凝剂，观察水样泥水分离界面高度随投加时间增加的变化，反映污泥的浓缩效果，并得出污泥浓缩絮凝剂最佳投加浓度，为净水厂工艺生产提供运营参数指导。

图1 污泥处理工艺流程图

2 自然沉降效果

试验方法：取净水厂排泥水500 mL于量筒内，排泥水浊度为4 500 NTU，污泥浓缩池泥水混合液浊度为14 550 NTU，观察并记录自然沉降条件下泥水分离界面高度，详见图2。

图2 排泥池水样自然沉降泥水分离界面高度

由图2可知，排泥水和污泥浓缩池泥水混合液自然沉降效果较差。水样静置24 h后，排泥池水分离界面高度比为260∶240，污泥浓缩池泥水混合液分离界面高度比为430∶70，排泥水自然沉淀效果较差，需要投加絮凝剂改善排泥水絮凝沉淀效果；污泥浓缩池泥水混合液虽自然沉降效果较好，但沉淀时间较长，需要投加絮凝剂缩短污泥浓缩时间，提高污泥脱水效率。

3 PAM对排泥池水絮凝沉淀效果的影响

量取排泥水500 mL于3个烧杯中，0.1%的PAM投加量分别为2 mL、2.5 mL、3 mL，以1 500转/min的转速快速搅拌2 min，然后倒入500 mL量筒中，观察并记录泥水分离界面高度测量30 min后上清液浊度，0~30 min内泥水分离高度如图3所示。

图3 排泥池水投加1%阴离子PAM絮凝沉降效果

试验结果表明，PAM对排泥水具有较好的沉淀效果，且随着PAM投加量的增加，泥水分离液面高度逐渐降低；当PAM投加量达到一定量后，泥水分离效果不再随PAM投加量的增加而提高。同时，对比不同PAM投加量排泥水絮凝沉淀分离效果，投加浓度为5 mL/L时泥水分离界面高度最小，排泥水絮凝分离效果最好，污泥沉降效果最好。30 min后排泥水上清液浊度分别为7.4 NTU、7.2 NTU、7.0 NTU，可见，PAM投加浓度越大，上清液浊度越小。

4 PAC对排泥水絮凝沉淀效果的影响

分别量取排泥水1 000 mL于5个量筒中，10%的PAC投加量分别为5 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、20 mL，观察并记录泥水分离界面高度和检测30 min后的上清液浊度，30 min后上清液浊度随投加量变化情况如图4所示。

图4 排泥水投加PAC30 mi n后上清液浊度

结果表明，投加PAC后排泥水矾花细碎，泥水分离界面不清，液面呈现红棕色，且随着PAC投加浓度的增加，上清液浊度增大，投加PAC不能改善排泥水絮凝沉淀效果。

5 PAC和PAM联合投加对排泥池水絮凝沉淀效果的影响

量取排泥池水样500 mL于3个烧杯中，10%的PAC和0.1%的PAM的联合投加量分别为10%的PAC 1 mL和0.1%的PAM 2 mL、10%的PAC 0.5 mL和0.1%的PAM 2 mL、10%的PAC 0.5 mL和0.1%的PAM 2.5 mL/L，观察并记录泥水分离界面高度和检测30 min后的上清液浊度，030 min内泥水分离界面高度如图5所示。

图5 排泥水投加组合PAC和PAM絮凝沉降效果

如图5所示，试验结果表明,与单独投加PAM相比，联合投加PAC和PAM后，排泥池泥水分离高度降低速率较快，污泥沉降效果较好。10 min以后，泥水分离界面高度降低速率减慢，30 min后泥水分离界面趋于一致，同时检测上清液浊度分别为1.51 NTU，1.22 NTU，5.4 NTU，与净水厂正常原水进水一致，减轻上清液回用对净水厂出水产生影响。通过对3种投加方案水样泥水分离沉淀效果对比分析得出，联合投加浓度为10%的PAC 1 mL/L和0.1%的PAM 4 mL/L，对排泥池水样泥水分离沉淀效最好。

6 PAM对污泥浓缩池污泥浓缩效果的影响

量取污泥浓缩池水样500 mL于3个烧杯中，0.1%的PAM投加浓度分别为15 mL、20 mL、25 mL，以1 500转/min的转速快速搅拌2 min，然后倒入500 mL量筒中，观察并记录泥水分离界面高度和测量30 min后上清液浊度，0~30 min内泥水分离界面高度如图6所示。

图6 PAM对污泥浓缩池污泥浓缩效果

试验结果表明，PAM对污泥浓缩池泥水混合液具有较好污泥浓缩效果，且随着PAM投加量的增加，泥水混合液分离液面高度快速降低；当PAM投加量达到一定量后，污泥浓缩效果不再随PAM投加量的增加而提高。同时对比不同PAM投加浓度下污泥浓缩效果，投加浓度为50 ml/L时泥水混合液污泥浓缩时间最短，污泥浓缩效果最好。30 min后泥水混合液上清液浊度分别为8.2 NTU，13.4 NTU，10.4 NTU，说明PAM的投加可以加速污泥浓缩池泥水混合液中污泥颗粒的浓缩速度，提高污泥固体浓度，提高污泥处理效率。

7 结语

1）排泥水投加阴离子PAM后，污泥颗粒快速絮凝沉降，能很大程度上改善排泥水絮凝沉淀效果；与单独投加PAM相比，联合投加PAM和PAC可提高排泥水絮凝沉淀效果，降低排泥水上清液浊度，絮凝沉淀30 min后水样上清液浊度降低至2 NTU以下，与水厂原水进水浊度一致，减轻排泥池上清液回用对净水处理工艺的影响，提高水资源的利用率，降低水厂自用水量。

2）水样仅投加PAC，排泥水絮凝沉淀效果较差，且随着PAC投加浓度的增大，水样上清液浊度升高，不能改善排泥水絮凝沉淀效果。

3）重力污泥浓缩池泥水混合液投加PAM后，可以加快污泥颗粒浓缩速度，提高浓缩池中固体浓度，提高污泥处理效率。