污泥，水處理人一聽(tīng)就很頭疼的兩個(gè)字。

 

當(dāng)然，這里所說(shuō)的污泥，特指的是污水經(jīng)過(guò)處理外排后的那部分剩余物質(zhì)。由于曾一度缺乏適用的技術(shù)，看似不起眼的污泥，已經(jīng)變成了環(huán)保領(lǐng)域一個(gè)“老大難”的問(wèn)題。

 

很久之前，小編參觀一家大型造紙廠時(shí)就看到過(guò)這樣一個(gè)場(chǎng)景：這個(gè)廠日處理量為7000噸，污水處理設(shè)施每天要產(chǎn)生近百噸的污泥，怎么辦？沒(méi)辦法，既沒(méi)時(shí)間，搞又不會(huì)搞，只能堆放在廠區(qū)，日子久了，就連廠區(qū)道路上都被堆上了散發(fā)著異味的污泥，那味道，簡(jiǎn)直了！

 

這是個(gè)別嗎？并不，這種情形在很多污水處理廠都出現(xiàn)過(guò)，只是在程度上有所不同。就算通過(guò)濃縮-脫水-干化處理后，污泥含水率仍高達(dá)75％～85％，運(yùn)輸難度大、成本又高，而且后續(xù)堆肥、填埋、焚燒和土地利用這些，對(duì)污泥的含水量要求就更高了，得在55％～65％之間，心累！

 

目前降低污泥含水率的方法主要有化學(xué)方法、物理方法和生物方法。相比較物理法、生物法，加點(diǎn)藥能解決的事誰(shuí)想搞那么復(fù)雜啊，畢竟藥劑來(lái)源廣泛，價(jià)格也低。所以，今天小編就和大家聊聊那些污泥脫水中的常用藥劑。

 

污泥深度脫水機(jī)理

 

污泥之中水分分布形態(tài)主要有四種，一般叫它間隙水（或游離水），毛細(xì)水，吸附水和結(jié)合水，其結(jié)合強(qiáng)度依次遞增。因?yàn)槲勰嘀械哪z質(zhì)微粒對(duì)水具有很強(qiáng)的親和力，這也就是為啥污泥含水量高，不易壓縮。

 

污泥深度調(diào)理呢，就是使污泥的結(jié)合水，吸附水和內(nèi)部水釋放出來(lái)。通過(guò)在污泥中投加化學(xué)調(diào)理劑，使污泥顆粒克服水分子的靜電排斥、水合，改變絮體結(jié)構(gòu)及顆粒大小，使其能夠絮凝沉降改善脫水性能，再經(jīng)高壓壓榨等物理方式使含水率降低至60％以下。

 

另外，胞外聚合物（extracellular polymeric substances，eps） 是活性污泥中除微生物和水分之外的第三大組成成分，大量水分包裹于菌膠團(tuán)內(nèi)，給其包圍的污泥微生物提供了良好的生存環(huán)境，這部分水分很難通過(guò)機(jī)械過(guò)濾方法去除，因此eps含量的增加，將使得污泥濾餅的含水率增大，脫水性能降低。eps的含量、組成、分布與污泥脫水性質(zhì)緊密相關(guān)，其高度的水合性成為污泥脫水的一大障礙，如何破壞eps對(duì)污泥脫水效果至關(guān)重要。

 

污泥脫水藥劑的種類

 

污泥脫水劑又稱污泥調(diào)理劑，主要分為有機(jī)絮凝劑、無(wú)機(jī)絮凝劑、助凝劑和助濾劑、復(fù)合絮凝劑等。

 

無(wú)機(jī)調(diào)理劑

 

無(wú)機(jī)調(diào)理劑主要是利用無(wú)機(jī)絮凝劑中的金屬離子發(fā)生水解和聚合反應(yīng)，之后其水解和聚合產(chǎn)物與水體顆粒進(jìn)行絮凝作用包括電中和脫穩(wěn)、壓縮雙電層、吸附架橋或沉淀網(wǎng)捕等，進(jìn)而生產(chǎn)較大絮凝體從而分離去除，主要有鋁鹽和鐵鹽及其高分子聚合產(chǎn)物。

 

由于傳統(tǒng)鋁鹽水解反應(yīng)極為迅速，無(wú)機(jī)高分子混凝劑可在預(yù)制過(guò)程中形成一定水解穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)混凝性態(tài)產(chǎn)物，且其分子鏈更長(zhǎng)、電荷密度更高從而在單位長(zhǎng)度分子鏈上結(jié)合的帶負(fù)電污泥顆粒更多，與污泥的結(jié)合更為緊密。

 

聚合氯化鋁（pac）、聚合氯化鐵（pfc）、硅酸類絮凝劑等，是現(xiàn)階段常用的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，和傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑一樣其缺點(diǎn)是絮凝效果差，投加量大。

 

有機(jī)調(diào)理劑

 

有機(jī)調(diào)理劑根據(jù)其帶電性質(zhì)分別有陽(yáng)離子型，陰離子型和非離子型以及兩性離子型。其主要脫水機(jī)理主要是通過(guò)分子鏈變性，拉長(zhǎng)分子鏈，對(duì)污水中凝聚的顆粒起到吸附架橋的效果，使顆粒與水易于分離。

 

有機(jī)調(diào)理劑投加量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體粗大且沉降性能好，但相對(duì)生物毒性高，能致癌、致畸變，且難以生物降解，應(yīng)用范圍有限。

 

目前常用的有機(jī)調(diào)理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品，因?yàn)槲勰嗄z體表面帶負(fù)電荷，因此陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（cpam）的表現(xiàn)要優(yōu)于其他離子型。

 

復(fù)合調(diào)理劑與助凝劑

 

助凝劑主要是提高或改善混凝劑的效果的化學(xué)藥劑，在污泥脫水過(guò)程中，助凝劑主要作用是作為在污泥中形成堅(jiān)硬的網(wǎng)絡(luò)骨架使污泥絮體具有持久堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。常用的助凝劑有石灰，粉煤灰等。

 

復(fù)合調(diào)理劑是在單一絮凝劑和助凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)多種有機(jī)無(wú)機(jī)絮凝劑和助凝劑的復(fù)合作用彌補(bǔ)單一絮凝劑的不足。

 

在大多數(shù)情況下復(fù)合型絮凝劑的脫水率優(yōu)于單一絮凝劑，且由于助凝劑的存在大大的節(jié)約了調(diào)理劑的投加量。但是，復(fù)合型絮凝劑從工藝上來(lái)說(shuō)相對(duì)其他試劑復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻，制備成本上可能增加。

 

fenton試劑

 

fenton試劑作為強(qiáng)氧化劑越來(lái)越多地被用于氧化有機(jī)物，其機(jī)理主要是其強(qiáng)氧化性破壞了eps，使細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)合水析出變成表面吸附水，從而改善污泥脫水性能，但單獨(dú)使用時(shí)面臨投加量大、成本過(guò)高、泥餅壓縮性強(qiáng)等問(wèn)題。

 

污泥脫水藥劑的應(yīng)用效果

 

為了體現(xiàn)污泥脫水藥劑在改善污泥脫水性能方面的效用，小編就用案例來(lái)分享一下：

 

以遼寧省鞍山市某污水廠為例，對(duì)其濃縮污泥的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該污泥樣本的ph呈中性，含水率高達(dá)99.55%，比阻值為1.458x10^12cm/g，毛細(xì)水時(shí)間值為29.24s。

 

單一絮凝劑的效果

 

向一定量待測(cè)污泥樣本中投加無(wú)機(jī)絮凝劑fecl3、bac、pac；單獨(dú)投加非離子絮凝劑pam、陰離子pam；

 

單獨(dú)投加助凝劑生石灰，污泥樣本無(wú)明顯變化。但單獨(dú)投加陽(yáng)離子pam時(shí)，污泥外觀發(fā)生明顯變化，形成絮體。

 

根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，陽(yáng)離子pam投加量的增加會(huì)進(jìn)一步改善污泥的沉降性，當(dāng)投加量為35mg／l時(shí)，污泥沉降性能最好。若陽(yáng)離子pam繼續(xù)投加，污泥的沉降性能變差。

 

復(fù)合絮凝劑的效果

 

將無(wú)機(jī)絮凝劑fecl3、bac、pac和陰離子絮凝劑pam進(jìn)行復(fù)合，對(duì)復(fù)合絮凝劑對(duì)污泥脫水性能的影響進(jìn)行分析。

 

將pac的投加量設(shè)置為0.5g／l、1g／l、2g／l，陰離子投加量為9mg／l、30mg／l、60mg／l、90mg／l遞增。

 

據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明：隨著pac投加量的增加，污泥脫水率減少后增加。其中，投加量為1g／l的pac組分中，復(fù)合型絮凝劑的脫水率最高，可以達(dá)到93.8％；污泥樣本的含水量最低，為87.23％。

 

以同樣方式，將fecl3、bac、pac與陰離子pam復(fù)合， 得出結(jié)果：當(dāng)pac的投加量為1g／l、陰離子投加量為90mg／l時(shí)，污泥的脫水性能綜合情況最好。

 

助凝劑的效果

 

在應(yīng)用單一絮凝劑的基礎(chǔ)上，對(duì)助凝劑的作用進(jìn)行探討，針對(duì)減少絮凝劑陽(yáng)離子pam投加量能否影響到污水脫水性能進(jìn)行分析。

 

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，分別為投加量為9mg、30mg、60mg、90mg的陽(yáng)離子pam組分，陽(yáng)離子pam 復(fù)合生石灰、粉煤灰對(duì)污泥含水率、脫水率的影響。

 

 

由圖1～圖4可見(jiàn)，在單一絮凝劑基礎(chǔ)上，添加助凝劑，污泥的含水率進(jìn)一步下降。因此，助凝劑可以有效改善污泥脫水性能。絮凝劑—助凝劑復(fù)合添加劑對(duì)污泥脫水效果的影響：在不同絮凝劑基礎(chǔ)上添加助凝劑有利于改善污泥脫水性能，尤其是投加9mg／l陽(yáng)離子pam＋30g／l生石灰＋30mg／l粉煤灰時(shí)，該污泥樣本脫水性能最佳。

 

結(jié)語(yǔ)

 

相對(duì)于單一絮凝劑，復(fù)合絮凝劑在不同的絮凝機(jī)理下都表現(xiàn)出更加優(yōu)秀的效果，然而對(duì)于不同性質(zhì)的污泥，絮凝劑的投加量以及優(yōu)化組合需要通過(guò)最終泥餅的含水率來(lái)測(cè)出，因此建立有效的數(shù)學(xué)模型指導(dǎo)污水廠優(yōu)化深度脫水藥劑十分必要。

 

目前化學(xué)調(diào)理后的脫水污泥性能研究較少，在污泥進(jìn)一步處置過(guò)程中，調(diào)理劑種類、投加量是否具有潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)尚不明確，化學(xué)調(diào)理后的污泥是否能具有更好的資源化特性還需要進(jìn)一步探索。

 

文章來(lái)源：環(huán)保水圈

 

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