何光亞 熊 霞 司恩良 閔飛虎 劉 程 程 濤

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230000）

某污水廠建設(shè)規(guī)模為8 萬t/d；工藝采用國內(nèi)成熟的改良型活性污泥氧化溝處理工藝，整個生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動化控制。后進(jìn)行升級改造，建設(shè)內(nèi)容對已經(jīng)處理規(guī)模的氧化溝、中心控制室等設(shè)施以及機(jī)電、儀表、自控等設(shè)備進(jìn)行全面改造，并在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上改建二次提升泵房、活性砂濾池、紫外消毒池等深度處理構(gòu)筑物；目前出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

原污泥處置工藝為污水廠二沉池污泥高干脫水后泥餅外運(yùn)制陶粒，污泥處理廠設(shè)計(jì)日處理污泥140 t/d，實(shí)際處理量約60 t/d，生產(chǎn)高峰期能達(dá)到120 t/d。

現(xiàn)在污水處理廠污泥處理工藝調(diào)整為污泥厭氧消化，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為140 t/d（含水率80%），產(chǎn)生的沼氣可供熱、發(fā)電，污泥厭氧消化的沼渣高干脫水干化后用于園林綠化。

污泥處理工藝的變化、污泥脫水原料性質(zhì)的改變及污泥脫水產(chǎn)物去向的變化要求我們在高干脫水過程中對調(diào)理改性藥劑進(jìn)行篩選優(yōu)化，選擇合適的調(diào)理改性工藝，使得脫水產(chǎn)物含水率不高于60%，可降低干化過程能耗。通過篩選新型有機(jī)調(diào)理藥劑代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO，可使脫水產(chǎn)物pH、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)滿足園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有利于脫水產(chǎn)物的后續(xù)干化及資源化利用。

1 污泥脫水工況變化

污泥處理工藝改變后，污泥高干脫水的工況也發(fā)生了改變，污泥性狀變化參數(shù)見表1。污泥厭氧消化產(chǎn)生一定量的沼氣，污泥量減少了，污泥有機(jī)質(zhì)含量略有降低，堿度值升高十分明顯。污泥脫水原料性質(zhì)的改變及污泥脫水產(chǎn)物去向的變化均要求調(diào)理工藝的改變，篩選新型有機(jī)調(diào)理藥劑以代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO。

污泥廠脫水設(shè)備采用高壓鋼制板框壓濾機(jī)，脫水設(shè)備進(jìn)料壓力為5～6 kg，壓榨壓力分為五段，分別為一段8 kg、二段12 kg、三段16 kg、四段20 kg和五段25 kg。

表1 污泥高干脫水工藝參數(shù)對比

2 厭氧污泥脫水實(shí)驗(yàn)

由于污泥性質(zhì)不穩(wěn)定等因素，需要根據(jù)現(xiàn)場污泥實(shí)際情況（污泥含水率、污泥有機(jī)組分特征、沉降性能、粒度），確定藥劑投加量以及攪拌時間等。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為小試實(shí)驗(yàn)確定藥劑投加量，中試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上機(jī)效果，大試實(shí)驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)和生產(chǎn)跟蹤。

2.1 小試實(shí)驗(yàn)

（1）藥劑：聚合硫酸鐵（30%含固）、聚硅硫酸鐵、有機(jī)藥劑、季銨鹽混凝劑、PAM、FeCl3、石灰等。

（2）脫水實(shí)驗(yàn)判斷方法采用千斤頂壓濾實(shí)驗(yàn)：利用布袋和帶壓力的千斤頂（壓榨壓力1.0 MPa），模擬板框機(jī)通過壓榨壓力擠壓濾布帶而使污泥脫水的過程。污泥比阻和毛細(xì)吸水時間（CST）都能較好地表征污泥脫水性能[1-3]。通過前期實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)污泥的比阻由于測定指標(biāo)冗雜，導(dǎo)致不同樣品測試結(jié)果誤差較大，同時，測定時間上的滯后，限制了我司的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展；

CST只能表征是無壓狀態(tài)下污泥泥水分離效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我司壓濾設(shè)備壓濾結(jié)果出入較大。結(jié)合我司特種高壓板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)，我們自制了一臺用于判別污泥脫水性能的設(shè)備，主要原理是將裝有污泥的濾布袋放入設(shè)備中，通過控制設(shè)備壓力和恒壓時間，以同等條件擠壓出來的泥餅含水率、脫水速度可作為評判污泥脫水性能的依據(jù)。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。污泥厭氧沼渣pH為7.2，偏堿性，含固率較高為6.2%；后端泥餅處理處置方向暫定為干化后園林利用，不能用石灰；本次試驗(yàn)根據(jù)需求，制定了實(shí)驗(yàn)方案，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 小試脫水實(shí)驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：

（1）加入PAM的污泥脫水要明顯快于其他調(diào)理方案；

（2）加入一定量的PFS可以改善污泥的脫水性能、調(diào)節(jié)pH；

（3）本次實(shí)驗(yàn)也加入了少量的石灰，石灰有利于出泥含水率的降低、調(diào)節(jié)酸堿度；

（4）根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室條件，確定中試上機(jī)實(shí)驗(yàn)方案為“PFS+PAM”。

2.2 中試實(shí)驗(yàn)

（1）藥劑：聚合硫酸鐵（PFS）、（聚丙烯酰胺）PAM；

（2）調(diào)理：實(shí)驗(yàn)室調(diào)理器皿設(shè)施；

（3）脫水設(shè)備：景津-630隔膜機(jī)；

（4）隔膜壓濾機(jī)參數(shù)：隔膜機(jī)低壓進(jìn)料壓力為0.5 MPa，進(jìn)料時間800 s；高壓進(jìn)料壓力為0.9 MPa，進(jìn)料時間為1 800 s；壓榨壓力為1.5 MPa，時間為3 600 s；

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：中試實(shí)驗(yàn)調(diào)理污泥量為155 kg，其中絕干為9.61 kg；分別投加7.26%PFS和0.73%PAM進(jìn)行污泥調(diào)理；調(diào)理后的污泥酸堿度為中性，進(jìn)入隔膜板框機(jī)進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)。根據(jù)中試實(shí)驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果（見表2），我們可以得到以下結(jié)論：

①調(diào)理后的污泥，酸堿度呈現(xiàn)中性，pH滿足后期處置要求；

②調(diào)理后的污泥，絮凝效果較好，脫水較快，前期進(jìn)料速度很快；

③出泥，泥餅不沾布，有一定彈性，取含水率最高的部分測得含水率分別為57.80%和58.90%。

表2 中試實(shí)驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果

3 調(diào)理工藝對比分析

經(jīng)過充分的小試實(shí)驗(yàn)篩選調(diào)理工藝，中試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證調(diào)理工藝效果后，調(diào)理好后測定泥餅含水率滿足要求在60%以下，按照實(shí)驗(yàn)的藥劑投加量，按照相同比例進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。

本次大試實(shí)驗(yàn)分別跟蹤原工藝改性量為354 t，生產(chǎn)板數(shù)44板；新工藝改性量為344 t，生產(chǎn)板數(shù)為45板；原調(diào)理工藝為：18%FeCl3+25%CaO，新調(diào)理工藝為：13%聚合硫酸鐵+5%CaO+7‰PAM；對兩種工藝的脫水效果、成本及產(chǎn)能進(jìn)行了對比分析。

3.1 產(chǎn)能對比

原工藝每板進(jìn)泥量8.04 t，每板處理污泥絕干量為0.44 t，生產(chǎn)一板泥時間為70 min，產(chǎn)能為0.38 t/h；新工藝每板處理量7.64 t，每板處理污泥絕干量為0.41 t，生產(chǎn)一板泥時間為50 min，產(chǎn)能為0.49 t/h；新工藝每板處理量下降（圖2），原因是新工藝調(diào)理后污泥泥性改變，新工藝泥餅有較大的彈性，一次進(jìn)料壓榨完成后隨著油缸的后退泥餅由于自身彈性也會膨脹變大，導(dǎo)致在二次進(jìn)料時無法長時間進(jìn)料并容易噴料，導(dǎo)則處理量下降。但新工藝一次進(jìn)料生產(chǎn)時間只有50 min，產(chǎn)能明顯提高（見圖2），產(chǎn)能提高28.95%。

圖2 兩種工藝板框機(jī)進(jìn)泥量和產(chǎn)能對比

3.2 效果與成本對比

兩種工藝成本分析計(jì)算結(jié)果如表3所示，新工藝脫水效果略好于舊工藝，成本略高于舊工藝。

表3 調(diào)理工藝脫水效果及成本對比分析

4 結(jié)語

新工藝可用于項(xiàng)目生產(chǎn)，泥餅含水率55%～59%，滿足脫水產(chǎn)物含水率不高于60%，可降低干化過程能耗。通過篩選新型有機(jī)調(diào)理藥劑代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO，同時可使脫水產(chǎn)物pH、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)滿足園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有利于脫水產(chǎn)物的后續(xù)干化及資源化利用。

成本方面新工藝略高于原工藝基本；如果設(shè)備進(jìn)料壓力提高，能減少PAM的投加量，同時提高污泥進(jìn)料量，進(jìn)而提高產(chǎn)能和污泥脫水效果，降低運(yùn)行成本。脫水設(shè)備的性能是降低成本的關(guān)鍵因素，選擇合適的脫水設(shè)備有利于提高新工藝的脫水效果及運(yùn)行成本。