污泥处理絮凝剂脱水效果最优化研究

文_周章华 上海友联竹园第一污水处理投资发展有限公司

市政污泥作为城市污水处理厂污水处理过程中的副产物，其主要特征是有机物含量高、容易腐烂发臭、颗粒较细、含水率高、比重小，经浓缩或消化后体积大。若不加稳定处理而任意排放，会给环境造成严重的二次污染。上海某污水处理厂污泥处理工艺为“浓缩+离心脱水”后外运至焚烧厂处置，主要通过使用絮凝剂对污泥调理，再使用脱水设备进行泥水分离，这个过程中主要成本为脱水设备电能消耗、絮凝剂采购和污泥运输费用。为了降低污泥处置成本，需要尽量提高离心机运行效能、减少药剂消耗和降低污泥含水率。选择合适的絮凝剂和确定最佳投加量，从而控制絮凝剂用量，控制药剂采购成本；同时合适的絮凝剂使用能够提高污泥脱水效果，降低泥饼含水率、减少污泥体积，降低运输成本。该污水处理厂对污泥处理絮凝剂脱水效果最优化进行了研究，选择最合理的絮凝剂及投加量，提升污泥脱水效果。

1 实验分析

本次实验主要是筛选最佳絮凝剂品牌和确定最佳投加量，因此实验使用同一台脱水设备，抽取同一调节池污泥进行。由于污水处理厂污泥性质不会在短期内发现巨大变化，故认为实验期间污泥性质保持不变。

为了更全面地分析比较各品牌絮凝剂的脱水效果，采用4个指标全面评价不同絮凝剂的脱水效果，选择最佳絮凝剂及投加量，实现污泥脱水最优化，降本增效。①泥饼含水率（%）：指过滤后泥饼中的水分的含量，它是判断脱水效果好坏的最直接的指标。②药耗（kg/tDS）：污泥脱水中的絮凝剂投加量是指污泥中单位重量的干固体所需投加的絮凝剂干重量，加药量与污泥本身的性质、环境因素以及脱水设备的种类有关。③滤液SS（g/L）：指单位体积滤液中固体物的含量。滤液含固率越高，说明随滤液流失的干固体越多，脱水效果越差。④固体回收率（%）：是指泥饼中的干固体量占进脱水机污泥的总干固体量的百分比。固体回收率越高，说明污泥脱水后转移到泥饼中的干固体越多，随滤液流失的干固体越少，脱水率越高，其与滤液含固率相反。

1.1 不同品牌絮凝剂的影响

不同品牌的絮凝剂，由于分子组成不一样，对不同污泥的絮凝效果也不一样。实验选取了凯米拉、索理斯、爱森和安徽天润，4种品牌的阳离子絮凝剂进行比对。实验中为对比不同絮凝剂的调理效果，在常规处理量（60m3/h）的前提下进行实验，絮凝剂投加浓度为0.35%，投加量1.6m3/h，调节离心机运行参数，使得脱水效果稳定后取样检测，每个品牌均进行多次实验，取最优三组数据计算平均值。实验结果见表1。

表1 不同品牌絮凝剂对污泥脱水效果的影响

从图1中可以看出，在加药量同时为1.6m3/h，加药浓度为0.35%时，分别使用凯米拉、索理斯、爱森和安徽天润4种品牌絮凝剂对污泥进行化学调理，其中爱森絮凝剂处理后的污泥含水率为78.46%，稍低于凯米拉和安徽天润；其药耗为2.56kg/tDS，明显低于索理斯和安徽天润；处理后滤液SS为0.43g/L，明显低于其他3种品牌；其回收率为98.91%，高于其他3种品牌。通过生产性实验，综合比较分析，相对于其他3家品牌絮凝剂来说，爱森的絮凝剂更适合该污水处理厂的污泥性质，更利提升污泥脱水性能。

图1 不同品牌絮凝剂对污泥脱水性能的影响

1.2 絮凝剂投加量对污泥脱水效果的影响

在絮凝剂的投加过程中，控制絮凝剂的剂量是关键，因为过量加入将会增加费用和降低污泥的脱水性能，因此找出最合适的絮凝剂投加量对于实际生产至关重要。实验使用爱森絮凝剂，在不同的投加量下调节离心机，分析比较不同投加量下的泥饼含水率、药耗、滤液SS以及固体回收率，研究不同投加量对污泥脱水性能的影响。实验在每个投加量下进行多组实验，结果取平均值，记录见表2。

表2 絮凝剂投加量对污泥脱水效果的影响

从图2中可以看出，在絮凝剂投加量为1.6m3/h时，处理后污泥含水率、药耗及滤液SS的值分别为78.46%、2.56kg/tDS和0.43g/L，明显低于其他两种投加量；而其固体回收率为98.91%，高于其他两种投加量。结果说明，絮凝剂的最佳投加量为1.6m3/h。当加入药剂量太大时，废水中的固体颗粒因吸附了聚合物而带上了正电荷，胶体颗粒因电荷排斥而重新分散稳定，导致处理效果下降，因此最合理的剂量能产生最好的沉淀效果，达到最佳的脱水性能。

图2 絮凝剂投加量对污泥脱水效果的影响

1.3 絮凝剂投加最优化

由图3可知，除了索理斯絮凝剂随着投加量增加含水率变化相对明显，其余3中絮凝剂对含水率变化不大，变化幅度仅在0.5%之内。随着药剂投加量增加，索理斯对应的含水率逐渐升高，其余三种药剂均在投加量达到1.6m3/h时对应含水率最低，之后再升高。按照含水率指标评价，索理斯最优，凯美拉、爱森次之。

图3 投加量对泥饼含水率的影响

由图4可知，除拉安徽天润絮凝剂在投加量达到1.5m3/h时，药耗发生突变，其余三种絮凝剂的药耗基本较为稳定，变化幅度不大。凯美拉的药耗最低，在2.6kg/tDS以下；爱森的药耗次之，基本维持在2.6kg/tDS左右；两者均在投加量达到1.6m3/h时药耗达到最低值，继续增加投加量反而会增加药耗。按照药耗指标评价，凯美拉最优，爱森次之。

图4 投加量对药耗的影响

由图5可知，随着絮凝剂投加量增加，各品牌絮凝剂调理脱水后的滤液SS情况如下：凯美拉逐渐升高，安徽天润显著下降，索理斯和爱森滤相对较低且稳定。投加量在1.6m3/h及以下时，索理斯滤液SS几乎无变化；爱森滤液SS在投加量1.6m3/h时最低。安徽天润滤液SS在投加量达到1.6m3/h时，显著降低。按滤液SS指标评价，爱森最优，索理斯次之。

图5 投加量对滤液SS的影响

由图6可知，随着絮凝剂投加量增加，各品牌絮凝剂调理脱水后的回收率为凯美拉逐渐降低，安徽天润显著提升，索理斯和爱森相对较高且稳定。索理斯和爱森均在投加量为1.6m3/h时达到各自的最高回收率。安徽天润在投加量达到1.6m3/h之后回收率显著提高，与索理斯和爱森不相上下。按固体回收率指标评价，爱森最优，索理斯次之。安徽天润在稳定投加量不小于1.6m3/h的前提下也是非常优良的选择。

图6 投加量对回收率的影响

综合上述投加量对不同指标的影响，各品牌排名结果汇总如表3所示。凯美拉品牌絮凝剂在药耗方面表现最佳，泥饼含水率方面优秀，但是滤液SS和回收率方面效果不好，会对脱水设备的处理能力有不利影响，同时滤液回流到前端处理工艺，影响前端水质；安徽天润品牌絮凝剂整体表现较差，但其在投加量达到某个限值后效果会发生巨大变化，加强药剂的稳定性或许会有不错的效果；索理斯品牌絮凝剂在泥饼含水率方面表现最佳，滤液SS和回收率方面表现优秀，但药耗稍高；爱森品牌絮凝剂在滤液SS、回收率方面表现最佳，在泥饼含水率、药耗方面表现优秀；因此爱森牌絮凝剂最适合该污水处理厂使用。

表3 各品牌絮凝剂排名

3 结论

通过使用凯美拉、安徽天润、索理斯、爱森等4种品牌絮凝剂进行脱水试验，在同样的脱水条件（脱水设备、污泥性质相同）下，针对不同投加量进行比较，分别就泥饼含水率、药耗、滤液SS和固体回收率4各指标分别进行比较，并综合分析各品牌絮凝剂的优劣，最终确定爱森为最适合该污水处理厂的絮凝剂。其最佳投加量为1.6m3/h（浓度0.35%），此时得到泥饼含水率为78.46%，药耗为2.56kg/tDS，滤液SS为0.43g/L，回收率为98.91%。