城市生活污泥化学混凝脱水的研究

林红艺

（茂名市第一污水处理厂，广东 茂名 525000）

城市生活污泥化学混凝脱水的研究

林红艺

（茂名市第一污水处理厂，广东 茂名 525000）

对某城市污水厂污泥采用PAFC与PAM复合絮凝剂进行脱水调理试验，污泥含水率可从91.8%降至86.8%，污泥体积则由原先的45%降至28%。复合药剂无机与有机的最佳配比（质量比）为100∶1；而且在相同的处理条件下，采用复合絮凝剂不但较大幅度提高处理效果，而且药剂成本比单一采用无机药剂有所降低。

生活污泥；化学混凝；脱水；工艺条件

城市污水厂污泥是污水处理系统产生的副产物。随着城镇化过程的加快，随之而来的污水处理厂产生的污泥越来越多。污水厂污泥是含水率高、含大量有机物和有毒有害物质(包括微生物、重金属和有毒有机物)的半干性固体废物，它容量大、易腐败、不稳定、有恶臭，如何妥善处置污泥是一个重要问题，如果处置不当将会给环境带来二次污染。

目前，传统的污泥处置方法是填埋、焚烧、投海及土地利用。填埋，简单易行，成本低，但是需要大面积的场地，并且存在渗滤液问题，容易污染地表水和地下水。焚烧能大大减小污泥的体积，处理比较彻底，但是焚烧的设备复杂，资金投入大，污泥焚烧后的灰分重金属含量高难处置，焚烧过程中还会产生二氧化硫、二噁英等烟气污染空气[1～3]。

因此，探讨并实施城市污泥处理处置和资源化新途径，对解决污泥污染问题具有重要意义。本文在对生活污泥性质和组成测试的基础上，主要对生活污泥的脱水减容进行了研究。

1 污水厂生化污泥主要性质

某城市污水处理厂日处理污水10万t，采用UCT工艺，生化过程产生的剩余污泥通过二沉池由污泥泵抽至污泥浓缩池，浓缩池污泥的特性见表1。

表1 某城市污水厂生化污泥主要性质

2 污泥混凝脱水试验

试验分为两个阶段，第一阶段进行PAFC投药试验，第二阶段则进行PAFC与PAM复合投药试验。表2是第一阶段和第二阶段试验结果与未加药剂自然沉淀的结果对比。

表2 污泥含水率和体积变化

从表2可以看到，投加PAFC单一无机絮凝剂及在其中添加 PAM 有机高分子絮凝剂，对污泥脱水均有明显效果，污泥体积减小量提高较多；同时可以看到，在投加PAFC中添加PAM，污泥脱水效果进一步提高。

3 混凝工艺条件控制

3.1 筛选混凝剂的复合配比

选择适合生活污泥脱水的混凝药剂，并筛选出最佳配比，是污泥脱水最关键的一步。污水厂采用的是PAFC铝基无机混凝剂，PAFC虽然具有投药量少、货源充足等优点，但铝基絮凝剂所形成的絮体结构松散、含水率高、沉降性和脱水性差，给污泥的浓缩和脱水造成较大困难。研究人员利用无机絮凝剂与PAM有机高分子聚合物作为复合混凝剂，经过上百次的试验再通过工业生产试运行证明收到良好的效果。

3.2 优化混凝剂的投药

混凝剂的投加量是根据污泥特性、反应条件等决定的。根据多次试验积累的经验，优化混凝剂的最佳投药量试验结果列于表3。

表3 污泥最佳投药量试验

表3中的编号4结果表明使用复合絮凝剂有利于提高污泥的沉降性，同时沉降后的上清液更加清澈；在相同的处理条件下，采用复合絮凝剂不但较大幅度提高处理效率，而且药剂成本还有所降低。

3.3 控制工艺条件

水温：控制 20～30℃为宜，温度过低混凝剂的水解速度慢，混凝效果明显降低，生成的絮体小而松散，不易沉降，这种情况对PAFC尤为显著；温度过高(＞35℃)又会破坏絮体结构，使絮体变为碎块漂浮。

pH值：目前大多数的PAFC都是属于铝、铁基偏酸性的无机絮凝剂；而 PAM 则偏碱性，两者对pH值都有一定的要求。这可从复合絮凝剂的作用机理得到证实。铝、铁基絮凝剂在水中形上有上百种单核和多核络离子。所形成的络离子聚凝成结构松散的絮体，要将这些分散的絮体聚集成大块絮体，起主导作用的是有机高分子。由于其侧链带有强极性基团团，可以把水中带不同电性的 SS分散系颗粒吸附到其分子链上而起交联、网捕、架桥作用的主要是有机高分子的水解产物，而这种水解产物偏碱性，所以若污水的pH值在8.5以上时就会影响有机高分子的水解作用，也影响其絮凝效果;而从铝基的水解反应可知，每一个水解过程都与H+有关，所以气浮絮凝效果与pH值有密切关系，试验表明污泥混凝脱水最佳pH=6.5～8.0。这也进一步说明无机组分需与 PAM 有机高分子组成复合混凝剂才能起到混凝的最佳效果。

水力条件：混凝过程需要经混合和反应两个阶段，在混合阶段并不要求形成大的絮体，但要求快速和剧烈搅抖使药剂迅速而均匀地扩散到水中，一般要求在几秒种至 1min内完成。在反应阶段则要求水力紊动强度逐渐减弱，停留时间延长到15～30min，以创造足够的使絮体之间产生更多的碰撞机会和良好的吸附条件，使微小的初级絮体继续凝聚成为大絮体而沉降。因此水力条件对混凝过程非常重要。

工艺要求：复合絮凝剂是由无机物与有机高分子聚合物组成的聚电解质固体物质，易溶于水、易水解产生多种经基络离子，对污泥中的有机物所构成的分散系具有破坏其双电层结构和分电位的高效絮凝作用。但当有机高聚物过早地与无机混凝剂混合时会使有机高聚物凝固而丧失其絮凝作用，因此两种混凝剂不能同时在同一点加入，而必须让两者间隔几十秒钟分批加入才能充分发挥无机与有机两种混凝剂各自的作用。

4 结论

采用PAFC与PAM复合絮凝剂对城市生活污泥进行脱水调理，有利于提高污泥的沉降性，同时沉降后的上清液更加清澈；在相同的处理条件下，采用复合絮凝剂不但较大幅度提高处理效率，而且药剂成本还有所降低。

[1] 杨子江.城市污泥的综合利用研究[J].再生资源研究,2004,(1):32-36.

[2] 易浩勇,郭宏伟,虞维平.城市污泥处理与资源化利用[J].能源研究与利用,2005,(6):49-52.

[3] 陈萍丽,赵秀兰.城市污泥特征及其资源化利用[J].微量元素与健康研究,2006,26(1):54-56.

Study of Coagulation-dehydration of Domestic Sludge

LIN Hong-yi
(Maoming Sewage Treatment Plant, Maoming 525000,China)

The dehydration test was applied to treat the municipal sewage sludge with PAFC and PAM, and the moisture content of sludge could reduce from 91.8% to 86.8%, sludge volume could reduce by the original 45% to 28%.The best ratio of compound coagulant was 100, and under the same processing conditions, using compound coagulant, not only greatly improved treatment effect,and coagulant cost was reduced than single.

domestic sludge; chemical coagulation; dehydration; process conditions

X 799.3

A

1671-9905(2010)-08-0059-02

2010-05-19