某污水处理厂污泥机械脱水性能优化措施

文_缪绎 无锡市水务集团有限公司

随着城镇化发展趋于成熟，城市环境问题日益突出，人口的增加带来了污水处理规模的扩大，污泥处理量持续增多，污泥处理处置要求愈发严格。在污水厂日常运行管理中，污泥脱水是污泥减量化的主要手段，因此研究污泥脱水性能和优化工艺调控方式，对污水处理厂确保污泥稳定脱水、控制运行成本、避免二次污染等方面具有重要意义。

1 某污水处理厂污泥脱水现状

某城镇污水处理厂位于太湖流域，主要处理生活污水，日处理规模15万t，污泥脱水工艺采用带式浓缩压滤一体机，泥饼含水率低于80%。由于主要处理剩余污泥，有机物含量较高，污泥稳定脱水较为困难，运行成本较高。

2 污泥脱水性能影响因素研究

2.1 研究方法

污泥化学调理已有许多研究与实践，如无机絮凝剂的絮凝效果差，城市污泥呈负电性阳离子聚丙烯酰胺（cPAM）的调理效果较好，因此本研究所选用的调理药剂为cPAM。

污泥比阻（SRF）是评价污泥脱水性能的重要指标，表示一定压力下，单位过滤面积中污泥单位质量的阻力，污泥比阻越小，脱水性越好，SRF>1.0×109s2/g时，脱水性差；SRF处于0.5～0.9×109s2/g之间时，脱水性一般；SRF<0.4×109s2/g时，脱水性好。一般而言，市政污泥的比阻约在1.0×109s2/g左右。本研究以SRF为污泥脱水性能的判断指标，分析污泥调理药剂和进泥含水率的变化对污泥脱水性能的影响，从而指导生产设备改造和工艺调控。

2.2 调理药剂对污泥脱水性能的影响

2.2.1 cPAM药剂质量控制

阳离子聚丙烯酰胺是高分子有机物，通过吸附电中和以及高分子链的架桥作用将污泥颗粒絮凝成团，有利于后续机械脱水。分子量越高，脱水效果越好。通过药剂比选发现，分子量在800万～1000万，阳离子度在30%～50%范围内，SRF值均低于0.1×109s2/g，污泥脱水性能较好。

2.2.2 药剂配制要求

由于药剂运输和储存条件影响，某厂选用袋装粉剂PAM通过投药装置，按一定浓度进行现场配制，药剂溶解用水为厂区经深度处理的回用水。为研究回用水和自来水的水质对，根据试验结果，回用水与自来水配制的药剂，SRF值并无显著差异，但由于回用水水质不稳定，并且消毒效果不如自来水，不利于长时间存放，尤其温度较高时易水解腐败导致药剂失效，因此为保证调剂药剂的稳定，宜采用自来水进行配制，并且现用现配。

2.2.3 投加量对脱水性能的影响

调理药剂的投加量是影响其架桥作用的一个重要因素，投药量较低时，絮凝剂只能跟部分胶体颗粒或悬浮微粒作用形成絮体，絮凝效率较差；投药量过高时，分子链会包裹水中胶体颗粒或悬浮微粒，多个分子间容易相互缠绕而形成阻力，无法有效实现吸附架桥作用。试验结果发现，当药剂浓度在1‰～3‰范围内时，随着药泥投加比控制在10%以内，可获得较低的SRF值，但浓度过高时粘度增大，反而不利于药泥混合絮凝，并且如反应不彻底，带有粘度的滤液会导致滤布堵塞，因此该厂药剂浓度控制在1.5‰～2‰为宜。

2.2.4 进泥含水率对污泥脱水性能的影响

进泥含水率表征污泥浓度，研究表明污泥浓度与粘度正相关，而污泥粘度过大会影响脱水性能。试验发现，对于相同浓度的药剂，进泥含水率较低时，药剂的投加量较大，可能是因为低含水率的污泥本身粘度较大，与药剂无法混合均匀，需要降低药剂浓度，以利于药泥混合，同时避免滤液粘度过高。

3 生产过程脱水工艺优化控制

3.1 生产设备改造

污泥比阻值可作为污泥脱水性能的指标参考，但实际脱水效果需要结合生产设备和工艺调控。该厂污泥脱水工艺流程为水处理段剩余污泥排入污泥均质池，经搅拌混合均匀后，通过污泥螺杆泵进入混合罐与药剂混合反应，再通过带式浓缩压滤一体机进行脱水。根据对该厂脱水设备运行情况跟踪检测发现，前端均质池搅拌效果不佳，导致进泥含水率不稳定，在94%～98%范围内波动，因此无法准确控制药剂的投加量，不仅影响出泥效果，也使药耗偏高。

根据上述原因分析，该厂对均质池搅拌器进行了更换和改造，并增加变频器，同时将药剂溶解水从回用水改为自来水，确保药剂质量。改造后进泥含水率控制在97%左右，药剂配制浓度为2‰，污泥脱水情况有了明显改善，出泥含水率可稳定控制在80%以内，每吨干泥药耗从5～7kg降至4kg左右（见图1），大幅降低了生产成本。同时，试验发现固体回收率与药耗呈现一定的相关性（见图2），即固体回收率越高，药耗越低，因此实际生产中，可观察压滤过程漏泥情况和滤液浑浊度推测污泥的脱水效果。

图1 改造前后干泥药耗变化情况

图2 污泥药耗与固体回收率的关系

3.2 生产工艺质量控制

目前关于污水厂污泥的化学调理和机械脱水性能的研究不少，理论研究对提高脱水性能的工艺改进具有重要意义，而在实际生产中，还需要根据污泥性质，结合工艺和设备的运行情况，摸索污泥脱水过程的质量控制点，才能保证稳定的污泥脱水效率和运行成本。本研究通过小试试验找出影响该厂脱水性能的主要因素，一方面结合实际设备情况进行改造。另一方面将影响因素结合实际生产情况，将正常运行状态下的进泥含水率、絮凝剂浓度控制在一定范围内，并定期开展小试试验，跟踪污泥脱水性能和药剂调理情况，同时根据絮体情况、出泥量、有无漏泥等情况调节压滤机进泥量、张紧压力和带速等运行参数。日常运行管理中需要记录进出泥含水率、药剂用量和产泥量，及时掌握药耗情况；每批次絮凝药剂应检测分子量和阳离子度，有效控制药剂质量；脱水效率异常时，可通过小试试验测定SRF值或通过药泥混合后的絮团大小和强度初步判断影响脱水性能的原因，有针对性地进行调控。

4 结论

①通过小试试验，得出影响该厂污泥脱水性能的影响因素主要为进泥含水率波动过大，导致无法准确控制药剂浓度，造成泥饼无法稳定脱水，药耗过高。

②尽管试验期间回用水和自来水溶解药剂的污泥比阻时相差不大，但由于自来水水质较稳定，实际生产中建议采用自来水配制絮凝药剂。

③根据小试结果，该厂对均质池搅拌机进行了改造，并将药剂溶解用水改为自来水，改造后污泥脱水效果得到了明显改善，泥饼含水率可稳定控制在80%以下，药耗也大幅降低，有效控制了运行成本。

④污泥脱水效果不仅需要理论和试验研究，更需要根据实际工艺和设备情况进行调控，摸索各自的质量控制点，并纳入日常运行管理中，通过精细化、标准化的管理手段，提高污泥脱水效率，降低运行成本。