羅 剛，唐 霞，肖先念，雷 芳，宋 爽

（廣州市污水治理有限責任公司，廣東廣州 510163）

絮凝不僅是國內外眾多水處理工藝中應用最廣泛、最普遍的操作單元之一，也是城市污水處理廠污泥脫水處理必不可少的一個環(huán)節(jié)。經濃縮后的污泥，由于親水性較強，通常需要絮凝調質，這將直接決定污泥脫水的難易和污泥減量化程度，污泥調質優(yōu)化不僅可以為后續(xù)處置節(jié)省費用，并且可以極大地降低二次污染[1]。有機高分子絮凝劑是目前城市污水處理廠使用最廣的一類污泥調質劑。由于污泥帶負電荷，應選用高分子量且?guī)д姾傻恼{質絮凝劑[2]。陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是一類高分子聚合物，其大分子鏈上帶有大量正電荷，能很好地吸附污泥顆粒發(fā)生中和絮凝，并且水溶性好、用量少、無毒低污染，因此成為城市污水處理廠污泥脫水劑的主要選擇。

陽離子聚丙烯酰胺根據(jù)離子度和分子量的大小可分為不同的種類，主要包括中等分子量中高陽離子度、高分子量中低陽離子度、中等分子量中低陽離子度、高分子量中高陽離子度等幾大類。在選擇陽離子聚丙烯酰胺時還需要根據(jù)污泥脫水設備來確定，對于廣州某污水處理廠，由于脫水設備為高速離心機，根據(jù)經驗應使用高分子量中高陽離子度的聚合絮凝劑[2]。因此，對多種陽離子聚丙烯酰胺篩選并實現(xiàn)污泥脫水調質優(yōu)化。

1 試驗背景

廣州市某污水處理廠作為中心城區(qū)一座大型污水處理廠，設計總處理能力達到55萬t/d，污水處理采用A/A/O工藝，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準。污水處理產生大量剩余污泥，經濃縮后含水率為96%～97%，然后加絮凝劑調質后進離心脫水機處理。剩余污泥處理流程如圖1所示。

圖1 剩余污泥處理流程Fig.1 Treatment Process of Surplus Sludge

2 試驗材料與方法

2.1 試驗藥品

陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）由不同的生產廠家提供，分別為：CPAM（CX1）、C512H（CX2）、C4916（CX3）、C525H（CX4）、C525L（CX5）、C535L（CX6）、PAM（CX7）、PAM（CX8）、PAM（CX9）、PAM（CX10）、PAM（CX11）、PAM60（CX12）、PAM（CX13）、PAM60B（CX14）。外觀均為白色粉末，分子量為800～1500萬左右，離子度在50%～70%之間，適用于高速離心脫水。

2.2 試驗方法

2.2.1 小試試驗

將絮凝劑樣品配制成濃度為2.5‰溶液；然后按照5.5%投加比例加入1 L濃縮池污泥液中，用六聯(lián)攪拌儀攪拌5～10 min后靜置。觀察其表觀效果，并通過濾布離心測含水率。

表觀效果判斷標準為：1）好：形成緊密的大絮體，水泥分離完全，上清液清徹；2）中：能形成絮體，但絮體較小或易散不緊密，水泥分離不完全，上清液較渾濁；3）差：基本不形成絮體或只成小顆粒絮體，水泥不分離，上清液渾濁。

2.2.2 上機中試

1）利用廠區(qū)現(xiàn)有溶液配置設備，將CPAM干粉配置為2‰～3‰溶液（視脫水效果可適當加大濃度）；2）利用廠區(qū)投藥設備進行投加，投加比例為5.5%～8%（絮凝劑溶液與脫水前污泥體積比）；3）第一天試驗時間為1～2 h，消耗藥劑50 kg，第二天試驗時間為 6～8 h，消耗藥劑 100 kg；4）試驗過程中，根據(jù)污泥表觀及上清液清澈度對藥量和污泥處理量進行調整；5）定時取樣測定污泥含水率，確定污泥含水率是否低于80%；6）適當調整藥劑投加比例及污泥處理量，獲取最低成本投藥量。7）含水率測定：將絮凝調質污泥經實驗室離心機或污水廠離心脫水機處理后，取1.5 g左右處理污泥至紅外水分測量儀，測定其含水率。

中試效果評判標準：所選絮凝劑必須滿足污泥脫水工況要求，即離心機扭矩控制在40%～45%，處理量 25～30 m3/h，脫水后污泥含水率＜80%。

3 試驗結果

3.1 小試試驗

3.1.1 初篩

污泥顆粒帶負電，彼此之間相互排斥，加之部分污泥與表面附著水結合成凝膠體，僅靠自身重力沉降不能破壞污泥在水中的穩(wěn)定分布，難以產生澄清水，因此要想泥水分離必須依靠外界作用力[4]。隨著絮凝劑的加入，不僅可以使帶負電的污泥顆粒脫穩(wěn)，而且可以將其表面附著水轉化成游離水。通過表觀觀察可以初步判斷絮凝劑的性能狀況[5]，然后挑選表征效果好的樣品，進一步測定其含水率。本實驗考察了14種CPAM的絮凝效果，初篩試驗結果見表1。

表1 初篩結果Tab.1 Result of Preliminary Screening

由表1可知，表征效果好的聚丙烯酰胺有CX1、CX4、CX6、CX12 和 CX14 五種，其他九種效果次之。選取這五種絮凝劑繼續(xù)試驗，測定離心后含水率分別為 80.7%、78.8%、79.1%、80.2%、81.8%。因而，CX1、CX4、CX6、CX12 效果較好，CX4、CX6 雖然效果更優(yōu)，但為進口產品，價格昂貴，綜合考慮選擇CX1、CX12進一步試驗。3.1.2復篩

為了保證初篩試驗效果穩(wěn)定性，開展了重復實驗。以不添加任何絮凝劑的原污泥為空白對照樣，分別考察CX1與CX12兩種絮凝劑連續(xù)10天處理效果，并以三者的10 d處理平均值進行對比分析，試驗結果見表2。

表2 復篩結果Tab.2 Result of Repeated Screening

由表2可知，原污泥、CX1和CX2處理污泥含水率變化范圍86.4%～90.0%、81.5%～84.8%、80.0%～81.7%，平均值為88.4%、83.1%、81%，CX12效果最佳并且穩(wěn)定性好。因此，將CX12確定為上機中試藥劑。

3.2 上機中試

CX12的中試試驗分兩天完成。第一天為適應階段，調低進泥量（約為正常進泥量的80%），上機時間2 h，主要是初步檢驗該藥劑的機試效果，同時排查可能出現(xiàn)的故障和其他意外情況。第二天為正式中試階段，調節(jié)進泥量為正常值附近（26～30 m3/h），連續(xù)機試 6～8 h，可調指標為進泥量、加藥量和扭矩，在調節(jié)過程中，每改變一次指標，待機器運行幾分鐘即取上清液觀測。若清澈，繼續(xù)保持機器穩(wěn)定運行20～30 min后取干化污泥測含水率；若渾濁，則必須立刻調節(jié)相應指標使上清液變清，中試結果見表3。

由表3可以看出，在第一天適應機試中，當加藥量和扭矩均保持常規(guī)水平（加藥量2 000 L/h、扭矩 40%～45%）、進泥量減少 8～9 m3/h 時，上清液保持澄清且含水率在80%以下，基本符合要求。在第二天正式機試中，恢復進泥量至30 m3/h，首先調低扭矩至38%（主要為了檢驗高差速下的離心脫水效果），然后逐漸減少加藥量，發(fā)現(xiàn)當加藥量降至1 900 L/h時，上清液保持澄清且含水率達到80.16%，雖然藥泥比達標，但是含水率及扭矩均未達到試驗預期效果；調整加藥量至2 000 L/h，調節(jié)扭矩至43%，在正常范圍內逐漸調低進泥量，發(fā)現(xiàn)當進泥量降至27 m3/h時，上清液澄清且含水率為78.96%，能夠達標；但是當進泥量降至26.5 m3/h時，含水率反而升至79.35%，分析原因可能是生產廠家本批次CX12穩(wěn)定性略差，或者是進泥性狀稍微發(fā)生變化，應提高該絮凝劑穩(wěn)定性并多次上機確定其效果。另外，在長期運行中發(fā)現(xiàn)，污水廠進水水質隨季節(jié)、溫度呈一定程度的變化，污泥泥質也隨之改變，導致單一絮凝劑脫水效果的不穩(wěn)定性。可根據(jù)污泥的變化規(guī)律儲備多種絮凝劑，在相應時段采用最適宜藥劑來保證脫水效果。

表3 上機中試結果Tab.3 Result of Machine Test

4 結論與建議

（1）城市污水處理廠污泥調質絮凝劑的選擇，由于機試藥耗量非常大，應先選擇多種絮凝劑進行實驗室小試，得到初篩藥劑后再上機中試，根據(jù)出泥含水率、藥泥比（進藥量/進泥量）及設備參數(shù)等來判斷該絮凝劑是否合適。

（2）在進行絮凝劑優(yōu)選試驗時，除了絮凝效果，還應綜合考慮市場價格等經濟因素。

（3）中試效果容易受產品穩(wěn)定性、污泥實時性狀、參數(shù)設置等多種因素的影響，比小試結果不確定因素更多，應對產品穩(wěn)定性能、設備參數(shù)及進泥進藥量等進行綜合調整。

（4）城市污泥泥質隨季節(jié)、溫度變化而改變，建議污水廠可儲備多種絮凝劑，在相應時段采用最適宜藥劑來保證脫水效果。

［1］李欣,蔡偉民.污泥調理劑與有機高分子絮凝劑聯(lián)合作用對污泥脫水性能影響的研究[J].凈水技術,2009,28(3):40-44.

［2］張勤,張幸濤,陳濱,等.城市污水處理廠污泥調質用絮凝劑的選擇[J].重慶建筑大學學報,2006,28(1):80-83．

［3］王洪運,秦緒平.陽離子聚丙烯酰胺微膠乳與污泥脫水[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

［4］趙慶祥.污泥資源化技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

［5］姚毅.活性污泥表面特性與其沉降脫水性能的關系[J].中國給水排水,1996,12(1):22-25.