高有机分污泥离心脱水效果提升的生产性试验研究

高有机分污泥离心脱水效果提升的生产性试验研究

王庆娇，李嘉帆，马云鹏，林霞亮，陈家俊

（深圳市水务（集团）有限公司，广东 深圳 518000）

摘要：当前，环境保护法律法规对城市水质净化厂污泥含水率的要求日益严格。离心脱水工艺处理高有机分污泥时，含水率稳定达标存在困难。以某水质净化厂离心脱水机为例，针对高有机分污泥含水率无法稳定达标的问题，制订改善污泥脱水性能的生产性试验计划。经1个月生产性试验，离心脱水污泥含水率稳定控制在80%以下，运行工况稳定，取得较好的效果。

关键词：离心脱水机；高有机分污泥；污泥调理；污泥含水率；生产性试验

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-04

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Productive Experimental Study on Improving the Centrifugal Dewatering Effect of High Organic Sludge

WANG Qingjiao， LI Jiafan， MA Yunpeng， LIN Xialiang， CHEN Jiajun

（Shenzhen Water （Group） Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Currently， environmental protection laws and regulations have increasingly strict requirements for the moisture content of sludge from urban water purification plants. There are difficulties in achieving stable water content standards when using centrifugal dewatering technology to treat high organic sludge. Taking the centrifugal dewatering machine of a certain water purification plant as an example， a productive experimental plan is developed to improve the dewatering performance of sludge in response to the problem of unstable high organic sludge moisture content. After one month of productive experiment， the moisture content of centrifugal dewatered sludge is stably controlled below 80%， and the operating conditions are stable， achieving good results.

Keywords： centrifugal dewatering machine; high organic sludge; sludge conditioning; sludge moisture content; productive experiment

某水质净化厂设计总处理规模为30万m3/d，厂内三期A段和新建系统的初沉污泥以及两套系统的剩余污泥分别进入各自的污泥浓缩池重力浓缩，浓缩后含水率97%左右的污泥在均质池内短时均质，由进泥泵混合高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）后送入离心脱水机进行脱水处理。脱水后的泥饼含水率约为80%，经泥饼泵送至2座料仓待运，由污泥槽罐车外运处置。

污泥浓缩层面，水质净化厂设有4座污泥浓缩池和1座污泥均质池。4座污泥浓缩池中，1号浓缩池收集三期A段剩余污泥，2号浓缩池收集新建系统初沉池污泥，3号浓缩池收集三期氧化沟剩余污泥，4号浓缩池收集新建系统二沉池剩余污泥。根据污泥浓缩池设计参数，直径为20 m，面积为314 m2，体积为1 884 m3。均质池将各期浓缩后的初沉污泥和剩余污泥进行混合均质[1]，根据设计参数，数量为1座，直径为16 m，体积为502 m3。污泥处理层面，水质净化厂现状建有一座污泥离心脱水机房，共有4台离心脱水机，其中，2台为韦斯伐利亚离心脱水机，

2台为安德里茨台离心脱水机。技术参数显示，脱水污泥含水率为80%，污泥悬浮液处理量为110 m3/h，脱水污泥产生量为320 m3/d。污泥脱水后由泥饼泵输送至脱水污泥料仓储存，然后由污泥运输车运送至处置场填埋。系统设有2座脱水污泥料仓，单座直径为5 m，单座容积为200 m3。

1 生产试验方案

该水质净化厂进水主要为城市生活污水，服务片区排水体制为分流制，进厂污染物浓度较高，造成该厂污泥有机分含量常年居高不下，进泥含水率同步上升（见表1），加剧离心机处理压力。污泥颗粒高度亲水，包含大量难脱去的水分，污泥有机质大部分是微生物的细胞物质，造成结合水难以通过现有的污泥浓缩工艺脱除[2-3]。

3个方面，即离心机运行参数调整、药剂分析以及污泥性质分析。试验主要分2个阶段进行分析和总结。第1阶段主要优化进泥泥质及离心机运行工况参数。第2阶段为脱水药剂选配试验。

2 第一阶段试验

该水质净化厂平时主要运行2台韦斯伐利亚离心脱水机（1号机和2号机），以1号机为试验机，絮凝剂采用现状使用的国产阳离子PAM，分子量为1 000万。

2.1 投加高效脱水剂调理污泥

如表1所示，受污泥有机分过高的影响，离心机前段的污泥浓缩工艺处理效果不佳，全天进泥含水率均值达98.89%，影响离心机处理效果。尝试在均质池投加调理剂，降低进泥含水率[4-5]。根据试验方案，对高效脱水剂进行浓度梯度试验，药剂投加点为均质池，梯度浓度分别为2.5%、5.0%、7.5%。每个浓度试验时间均为1 d。投加高效脱水剂，试验数据如表2所示。

2.2 投加FeCl3调理污泥

根据试验方案，对FeCl3进行浓度梯度试验，药剂投加点为均质池，梯度浓度分别为5%、7.5%和10%。每个浓度的试验时间均为1 d。投加FeCl3，试验数据如表3所示。

2.3 小结

通过调节，1号机最佳运行参数已确定。在日常运行中，扭矩控制在25 N·m，开机时差速设置为3.2 m/s，待离心机稳定后调整为3.3 m/s，进药流量维持在3 m3/h，进泥流量维持在50 m3/h。通过调节差速、进泥流量和进药量，获得理想扭矩。需要注意的是，3个参数的调节应该形成一定的联动关系，单一参数的改变效果适得其反。高效脱水剂有助于降低进泥含水率，优化离心机处理效果。从目前的试验情况看，高效脱水剂浓度为7.5%时，1号机全天出泥含水率稳定在80%以下，扭矩情况稳定，可消除进泥含水率波动造成的不利影响。添加浓度为7.5%的FeCl3，1号机的出泥含水率可以维持在78%～79%。进泥含水率较之前试验有所降低。

3 第二阶段试验

在第一阶段试验的基础上，第二阶段计划对PAM的种类及投加量进行联合调整，通过优化离心机参数进行生产性试验。针对现状国产阳离子PAM、进口PAM乳液1和进口PAM乳液2，分别单独进行上机测试，同时通过PAM乳液和粉剂联合调理进行上机测试，旨在提供多种保证离心机出泥含水率稳定达标的方案。

3.1 PAM乳液试验

试验计划使用进口PAM乳液代替现状阳离子PAM，通过改变投药比的方式，观察扭矩及含水率变化，巴斯夫乳液试验结果如表4所示。试验时间为2019年8月1日。如表4所示，单独使用进口PAM乳液，投药比达到14‰时，离心机出泥含水率才能稳定低于80%，若投药比下降到14‰以下，则离心机出泥含水率大于80%，离心机上清液浑浊。因此，单加乳液效果不理想，并且耗药量高。

3.2 PAM乳液和PAM粉剂联合投加试验

将进口PAM乳液和国产阳离子PAM按1∶1的比例混合，分别配制浓度8‰、6‰、4‰的混合药剂进行上机试验。结果发现，进口PAM乳液和现状粉剂PAM联合使用时，浓度分别为6‰、8‰的混合药剂含有大量的漂浮物，上机试验扭矩波动较大。当配制的药剂浓度为4‰时，混合药剂无漂浮物质，呈均匀的乳白色液体。试验时，离心机在高扭矩工况下运行比较稳定，确定4‰的配药浓度较为合理。采用PAM乳液+PAM粉剂时，试验数据如表5所示。

在4‰的配药浓度下，采用不同投药比进行试验。当投药比为11‰时，离心机出泥含水率在80%以上，上清液浑浊。当混合投药比保持在14‰～16‰时，离心机扭矩能维持在40 N·m以上，上清液污泥回收率高于95%，离心机出泥含水率能控制在78%以下，出泥含水率显著降低。

根据第二阶段试验数据，相比乳剂，干粉PAM药剂能在更低的投药比下实现离心机出泥含水率80%以下的目标，但上清液回收率较低，即使加大药量，也无法有效提高回收率。乳剂的絮凝效果优于干粉PAM药剂，乳剂能有效提高污泥回收率，同时增加离心机扭矩。观察发现，使用乳剂能增加转鼓内泥环厚度，提高出泥端和推泥端的压力，因此扭矩升高，出泥含水率降低。在现状国产阳离子PAM+进口PAM乳液混合试验中，该混合药剂上清液回收率比干粉PAM高，与乳液的回收率相比，回收率接近，甚至优于乳剂。相比干粉PAM药剂，混合药剂投药量大，但比单独投加乳液的用量小。

4 结论

投加高效脱水剂和FeCl3可以起到较好的污泥调理效果，改善污泥脱水性能，提升离心机进泥含固率，增强离心脱水效果，降低出泥含水率。PAM乳剂的絮凝效果优于干粉PAM药剂，投加PAM乳剂可以实现更高的固体回收率，同时可以增加离心机运行扭矩，降低污泥含水率。PAM粉剂和PAM乳剂联合使用，不仅可以实现较高的固体回收率，降低污泥含水率，而且可以显著降低药耗，投加量低于单独使用PAM粉剂或PAM乳剂，节省药剂成本。在为期1个月的试验中，通过调整离心机运行参数及药剂投加等技术措施，实现离心脱水出泥含水率稳定达标，为离心机出泥含水率应急达标积累经验，可以为有同样困扰的业内单位提供参考。

参考文献

1 国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局.城镇污水处理厂污染物排放标准：GB 18918—

2002[S].北京：中国标准出版社，2002.

2 张自杰，林荣忱，金儒霖.排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

3 郑兴灿.城市污水处理技术决策与典型案例[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

4 贝兆桢.卧螺离心脱水机在污泥脱水工程中的优异功效[C]//全国水环境污染治理设施运营管理技术交流研讨会.2006.

5 高桂梅.改善污泥脱水效果方法研究[J].青海环境，2007（1）：44-45.