污泥深度脱水新型脱水药剂生产实验解析

栾素凤

摘要：伴随污水治理行业的深化发展，污泥处理问题引起了人们的广泛关注。受污泥构成复杂的影响，在污泥处理过程中有一些成分很难被有效处理，无形中增加了污泥处理难度。基于此，需要对污泥实施必要的脱水处理。文章结合污泥水分形式和污泥脱水原理，以上海地区的污泥深度脱水运行管理为研究切入点，就污泥深度脱水新型脱水药剂的应用问题进行探究。

关键词：污泥；深度脱水；新型脱水药剂；实验

在工业化发展和城市规模扩大的背景下，城市每天都会产生大量的工业和生活废水，污水处理厂在处理这些废水的过程中会获得污泥。当前，污水处理厂污泥 处理方式包含三种，分别是堆肥、焚烧、填埋。卫生填埋的工艺操作简单、处理费用较低，且脱水后的泥饼还可以作为履盖土在垃圾填埋厂使用泥卫生填埋需将湿污泥深度脱水，作为垃圾填埋场填埋土使用其含水率应低于50%，常用的一种污泥脱水工艺为化学改性——板框压滤工艺，这项工艺的应用核心是污泥的化学改性。从实际应用上来看，污泥改性剂使用成本高，且在运输、管理过程中存在风险。为了能够解决这个问题，文章提出一种污泥脱水药剂的应用主张，就污泥深度脱水新型脱水药剂的使用情况开展实验分析。

一、污泥中的水分形式

污泥中的水分形式大体上包含四种，第一，存在污泥颗粒之间的间隙水。间隙水大体上占据污泥水分的65%到85%比例。第二，在污泥颗粒之间的毛细管中会存在毛细水，毛细水占据污泥水分的15%到20%左右。附着在污泥颗粒上的水被称作是吸附水，受污泥颗粒较小的影响，污泥颗粒本身会显示出较强的吸附力。第四，结合水是颗粒内部的化学结合水，在能够改变颗粒内部结构的情况采才能够实现水分分离。

结合水和吸附水占据污泥总水量的10%左右，考虑到污水处理中污泥含水率在98%以上，为此，在处理污泥的时候会考虑污泥浓缩，通过污泥浓缩来充分降低污泥含水率。

二、污泥脱水机的原理

污泥脱水机的原理是使带有电荷的无机或者有机药剂在污泥胶体的表面起化学反应，通过发生化学反应来去中和污泥颗粒电荷，使得水从污泥颗粒中顺利分离出来，期间，污泥颗粒会凝结成较大的颗粒絮体。污泥脱水剂应用成效和加药剂的类型、质量、数量、环境等存在密切的关联。当前，污泥脱水剂主要包含无机药剂和有机高分子药剂两个类型。在具体的处理操作中会使用单一的药剂。从实际应用操作角度来看，无机药剂多用在真空过滤和板框过滤中，有机高分子药剂多应用在离心脱水和带式压滤脱水中。

三、上海污泥深度脱水新型脱水药剂生产应用

上海在1923年的时候建设成了国内最早的城镇污水处理厂，经过多年的发展，该地区建设了53座污水处理厂。在2012年之前，上海城镇污水处理厂污泥多是简单脱水至含水率80%后填埋。伴随关于强化城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知，国家环保部门开始将污泥的处理工作纳入到核查工作范围内，一时间，单纯的依靠污水处理厂机械脱水处理工艺不再能够满足环保生产要求。后来，上海地区开始调动一切积极因素打造污泥应急工程，借助板框压滤机开展深度脱水。截至目前，深度脱水在全市污水处理工作中的比例达到60%，在污泥处理工作开展过程中，深度脱水发挥出了十分重要的作用。

（一）深度脱水情况

文章所研究污泥深度脱水处理厂临近长江，占地面积254公顷，服务范围广泛，服务面积1255公顷。污泥处理厂以预处理后排放为主，经过改进，生物处理工艺也进一步完善。伴随污水处理规模、处理程度的提升，污泥的产生量不断增加。

该深度脱水工程于2011年12月开工，工程总投资2.61亿元，总占地面积2.67 km²，位于厂区北侧围墙内，建设规模为300 tDS/d污泥，经过深度处理之后污泥的含水率达到了60%。

经过统计发现，在实施深度脱水之前，可以在污泥中加入铁盐、石灰等作为基本调理药剂，投入量为8%和20%。经过深入脱水后的污泥满足城镇污水处理厂的污泥处理要求，也就是说，经过处理之后的污泥含水率低于60%，剪切强度≥25 kN/m²等指标。

从整个深度脱水系统的运作来看，整个系统包含四个部分，第一，混合调理系统。对浓缩污泥、脱水污泥进行混合稀释处理，调整之后的污泥含水率在95%左右。第二，药剂系统。设置FeCl3溶液储罐和熟石灰储罐、消解罐，通过投加泵将药剂投加至调理池。第三，化学调理系统。在对污泥稀释处理之后在其中加入一定量的石灰乳液进行化学调理，通过化学调理能够达到改善药剂脱水性能的目的。第四，隔膜压滤系统。借助隔膜压滤机进行二次压榨处理，通过积极的处理来保障水的质量。在处理水资源的过程中至少要准备6套设备，单台处理能力不小于15 tDS/d，每批次时间不大于4 h。工艺流程如图1所示。

图一：深度脱水的工艺流程

（二）工厂实际运行情况

1、运行数据

经过2013年到2017年的工厂运行统计分析发现，深度脱水系统的处理量和系统设计规模十分类似，伴随运行经验的积累、设施设备改造的投入，系统设备的处理量呈现出之间提升的趋势。

受气温、污水处理工艺的影响，污泥的性质会发生变化，深度脱水的处理能力也会受到影响。在2014年时间段的污水处理量普遍低于250 tDS/d，石灰投加率达到30%～50%。

2、存在问题

尽管在工艺的支持下，日平均处理量得到提升，基本达到了规范的设计数值，但是在药剂的投加量仍然超过了规定的设计数值。经过一系列运行发现，在药剂投入量降低后就会使得进泥压力得到提升，进泥量也会受到限制，压滤后的泥饼也容易出现不成形的问题。污泥调理过程中如果加入石灰，就会对设备带来严重的腐蚀，添加的药剂会被完全转移到深度脱水污泥中，减量效率会大幅度降低，在侵占大量填埋空间后会导致设备磨损。在污水厂处理量不断提升的背景下，污泥的产量不断增长。

3、问题改进

基于以上问题创造性的使用替代药剂，通过使用替代药剂来减少石灰用量，提高污泥产量和提升污泥处理量增长的需求，减少污泥脱水产生的泥饼体积，由此会降低处置压力。

药剂选择是原料容易获得、能够避免二次污染，脱水后的泥饼符合当前处置的要求，在借鉴其他工厂地板框脱水运行成功经验的基础上，从药剂选型方面进行优化改进。考虑到深度脱水系统规模庞大，影响范围广，在试验操作的的时候可以开展小药剂选型、中试模拟试验，通过试验能够理想化的运行效果。

结束语

综上所述，随着污泥最终处置要求的提高，污泥脱水的效率要求也随之提升。文章以上海污泥处理厂运行为研究切入点，就污泥深度脱水产能提高问题进行深入的探究。经过小试、中试、生产性试验验证之后，可以使用乳液絮凝剂替代石灰、FeC13，在出泥含水率、抗剪强度保障的基础上能够节省药剂加工成本，药剂和污泥后续运输处置成本能够降低22%。

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