泥渣脱水气浮预处理技术

　　提高气浮泥渣脱水效率最常用的方法是添加化学药剂，添加化学药剂能有效改善气浮泥渣脱水效果。污泥脱水剂是泥渣预处理的核心技术，可以改善泥渣的脱水性能，降低泥渣运输成本，降低泥渣的处置成本。

　　目前常见的泥渣处理技术主要包括以下三种：浓缩、脱水和干燥。其中最困难的是泥渣脱水。因为泥渣含水率越高，所占体积也越人，所以泥渣外运的环节会人大提高成本。泥渣经过浓缩和消化以后，含水量依然高达95%〜97%左右。因此研究泥渣脱水，对泥渣的处理以及污水处理厂的运行有着重要的意义。

　　污泥脱水剂的投加能改善泥渣的脱水性能�。针对肠衣废水处理过程中气浮池排出的泥渣，通过加入脱水剂，进行调理，增强其脱水性能。泥渣脱水剂的种类有很多，有无机脱水剂、有机高分子脱水剂，不同种类的脱水剂直接影响着泥渣的脱水性能。对于无机脱水剂如三氯化铁、硫酸铝等的加药量，一般为污泥质量的5%〜10%，聚合氯化铝为1%〜3%，阳离子聚丙烯酰胺为0.1%〜0.3%。实验通过测定污泥比阻来确定污泥脱水剂的种类与投加量，最后通过现场操作确定其最佳工况参数。

　　一、实验部分

　　1.1实验设备与试剂

　　实验仪器有电子天平；数显电热鼓风干燥箱;笔式pH计；六联电动搅拌器。主要试剂有三氯化铁(10g/L)、聚合氯化铝(10g/L)、聚丙烯酰胺(1g/L)。分析方法：布氏漏斗法测污泥比阻，烘箱法测含水率。

　　1.2泥渣来源及指标

　　实验取保定市顺平县某污水处理厂气浮池泥渣，其含水率为99.8%，pH为6.8，污泥比阻1.6537x109s2/g。

　　二、结果与讨论

　　污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，污泥比阻越大，过滤性能越差。一般认为，比阻在109~1010s2/g的污泥属于难过滤的污泥，比阻在(0.5〜0.9)x109s2/g的污泥属于中等，比阻小于0.4〜的污泥容易过滤。实验选择的污泥脱水剂有无机脱水剂和有机高分子脱水剂，其中无机脱水剂选择三氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)两种，有机高分子脱水剂选择阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，分别进行实验。

　　根据所加脱水剂的量，取不同体积的单一因素的污泥脱水剂，进行污泥比阻实验，根据所得数据，计算出相应的污泥比阻值。其次，根据污泥比阻值，将脱水剂进行两两组合，即添加两种不同种类的污泥脱水剂进行污泥比阻实验，根据所得数据，计算出相应的污泥比阻值，结合运行成本和污泥脱水率情况，最终找到最佳污泥脱水剂的投加种类和投加量。

　　2.1单因素实验

　　实验采用FeCl3为脱水剂。取6个250mL烧杯，向每个烧杯中加入100mL的泥渣，向每个烧杯中加入不同浓度的FeCl3溶液，开启六联搅拌器，首先采用150r/min转速搅拌1min，再调节转速为50r/min搅拌5min，使得FeCl3与泥渣充分反应。

　　将经过上述方法处理后的6份100mL泥渣放于布氏漏斗，进行污泥比阻值的测定。实验得到的污泥比阻值如图1所示。

　　由图1可观察到，改变FeCl3的投加量对污泥比阻的影响很大。从图1中还可以看出，在FeCl3的加入量由5%增加到8%的过程中，污泥比阻越来越小，数值由0.5836xl09s2/g下降到0.4315xlO9s7g，其污泥过滤性能由中等达到易过滤，当FeCl3的投加量由8%增加到10%时，污泥比阻值慢慢增大到0.5079x109s2/g。从上可以看出当FeCl3的投加量为8%时，污泥比阻值达到最低0.4315xl09s2/g，污泥过滤性能达到最佳。实验结果表明，随着FeCl3投加量的增加，污泥比阻呈现先降低再升高的趋势，FeCl3，的投加量过多或过少对污泥比阻的降低都会产生不利影响。

　　当采用PAC为脱水剂时，实验方法同上，相应的污泥比阻值如图2所示。

　　由图2可观察到，改变PAC的投加量对污泥比阻的影响很大。从图2中可以看出，当PAC的投加量由1.0%增加到3.0%的过程中，污泥比阻值越来越小，数值由1.4635x109s2/g下降到1.0132x109s2/g，再次加入PAC的量至4.0%时，污泥比阻值趋于平缓，数值达到1.0082x109s2/g。实验结果表明，随着PAC投加量的增加，污泥比阻呈现先降低再平缓的趋势，FeCl3的投加量过少对污泥比阻的降低会产生不利影响，投加量过多虽然不会影响污泥比阻大小，但是其污泥过滤性能一直停留在难过滤层面，不适合做污泥的脱水剂。

　　当CPAM作为污泥脱水剂时，实验方法同上，相应的污泥比阻值如图3所示。

　　从图3中可以观察到，改变CPAM的投加量对污泥比阻的影响很大。从图3中可以看出，在CPAM的加入量由0.10%增加到0.25%的过程中，污泥比阻值越来越小，数值由0.8145x109s2/g下降到0.2706x109s2/g，其污泥过滤性能由中等达到易过滤状态，当CPAM的投加量由0.25%增加到0.35%时，污泥比阻值慢慢增大到0.3476x109s2/g。实验结果表明.CPAM的投加量对污泥比阻的降低影响同PAC的投加量的影响大体一致，CPAM投加量过低或过高都会对污泥比阻的降低产生不利影响。

　　2.2双因素实验

　　根据添加的单一的脱水剂的实验数据，确定添加的两种脱水剂为FeCl3和CPAM，投加量分别为8%和0.25%o实验方法与单因素实验大致相同，不同的是，此实验取8个250mL烧杯，分别加入100mL泥渣。当同时加入FeCl3和CPAM时，相应的污泥比阻值见表1。

　　由表1可知，改变FeCl3和CPAM的投加比例，对污泥比阻的影响很大。当FeCl3和CPAM的投加比例由7.2%：0.025%到4%：0.125%的过程中，污泥比阻值越来越小，数值由0.8915xl09s2/gg减小到0.2468x109s2/g，其污泥过滤性能由一般到易过滤状态。当FeCl3和CPAM的投加比例由4%：0.125%到1.6%：0.200%的过程中，污泥比阻值逐渐增大，数值由0.2468x109s2/g增加到0.4164x109s2/g，污泥过滤性能变的更差。实验结果表明，随着FeCl3和CPAM投加量的比值得减小，污泥比阻呈现先降低再升高的趋势，FeCl3和CPAM的投加量的比值过大或过小对污泥比阻的降低都会产生不利影响。

　　通过分析所得的加入单一�泥脱水剂和两种不同脱水剂对污泥比阻值的影响的实验数据，添加的污泥脱水剂为FeCl3和CPAM，投加量分别为干污泥质量的4%和0.125%。如果只从药剂的成本分析，只添加CPAM会更经济，但是从整体的污泥处理来看，添加FeCl3和CPAM会更经济节约。

　　2.3脱水性能实验

　　脱泥机房采用板框式压滤机，其型号为XMY50-800-UB，过滤压力W0.6MPa。通过改变压滤机的过滤压力，检测出泥含水率，结合运行成本情况，确定出最佳的运行参数。根据上面所得投药方案进行投药，分别调节其过滤压力为0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60MPa，保持其他参数不变，对污泥含水率的影响如图4所示。

　　由图4可观察到，改变板框压滤机的过滤压力，对污泥含水率的影响很大。从图4中还可以看出，在板框压滤机的过滤压力由0.3MPa到0.6MPa的过程中，污泥含水率越来越低，数值由71.93%降低到55.70%。综合泥渣脱水效果和此板框压滤机的过滤压力需要小于等于0.6MPa的客观条件，选择板框压滤机的过滤压力为0.55MPa。此时的污泥含水率为56.36%，含水率<60%。

　　三、结论

　　1)实验通过污泥比阻装置测定并计算不同加药方案下的污泥比阻值，通过分析污泥比阻变化情况，得出FeCl3、CPAM溶液、PAC二种脱水剂最佳投药量分别为8%、0.25%、3%，污泥比阻为0.4315x109s2/g、1.0082xl09s2/g、0.2706xl09s2/g。

　　2)通过双因素实验，加入不同体积，不同量的FeCl3和CPAM，当FeCl3和CPAM的投加量为4%：0.125%时，污泥比阻值达到最低0.2468x109s2/g，污泥过滤性能达到最佳。综合污泥比阻值和成本情况，FeCl3和CPAM的最佳投加量为干污泥质量的4%：0.125%。

　　3)在上述实验条件下，通过改变板框压滤机的过滤压力，对污泥含水率的影响很大。综合泥渣脱水效果和此板框压滤机的过滤压力需要小于等于0.6MPa的客观条件，选择板框压滤机的过滤压力为0.55MPa。此时的污泥含水率为56.36%，含水率<60%。（来源：河北农业大学城乡建设学院）