氯化铁和石灰复合调理并不适用于高级厌氧消化污泥的深度脱水

我爱拜仁慕尼黑 2016-06-30

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编者按

稳定化是污泥处理的核心，基于高温热水解的污泥高级厌氧消化技术是目前国际上最先进的污泥稳定化技术之一。高级厌氧消化污泥含水率一般高达88%～92%，在处置前还需要进一步进行深度脱水处理。然而，高级厌氧消化处理后污泥的有机物含量、粒径分布、脱水性能等特性均会发生变化，因此，研究普通板框压滤设施是否适用于高级厌氧消化污泥的深度脱水，以及新增了高级厌氧消化环节后，已有脱水设备能否直接用于稳定化污泥的深度脱水，具有重要的应用价值。

张辰（1964-），教授级高工，全国工程勘察设计大师，长期从事城镇给水排水工程设计和研究工作，主持亚洲最大的上海白龙港污水处理厂、上海石洞口污水处理厂、三峡库区最重要的环保工程重庆市鸡冠石污水处理厂等40余项重大工程和科研项目。

高级厌氧消化污泥

高级厌氧消化污泥含水率一般高达88%~92%，而园林绿化、土地改良和混合填埋等处置方式对污泥含水率的要求分别为＜40%、＜65%和＜60%，消化污泥在处置前还需要进一步进行深度脱水处理。然而，高级厌氧消化处理后污泥的有机物含量、粒径分布、脱水性能等特性均会发生变化。

表1 不同类型污泥性质的比较

高级厌氧消化对污泥脱水性能的影响

毛细吸水时间（CST）和比阻（SRF）常用于表征污泥脱水性能。CST值越大，污泥的脱水性能越差。比阻值越大，污泥脱水性能越差：一般认为比阻在10⁹～1010s²/g的污泥较难过滤，比阻在（0.5～0.9）×10⁹s²/g的污泥过滤难度中等，比阻小于0.4×10⁹s²/g的污泥容易过滤。

表2 高级厌氧消化前后污泥脱水性能变化

药剂种类和比例	毛细吸水时间（s）		比阻（s²/g）
药剂种类和比例	高级厌氧消化前	高级厌氧消化后	高级厌氧消化前	高级厌氧消化后
不加药	97.1	337.0	4.95×10⁹	无法检测
石灰15%	23.8	173.9	6.10×10⁸	3.10×10⁹
石灰5%+PAM2‰	14.9	115.0	7.88×10⁸	2.99×10⁹
三氯化铁7%+PAM2‰	9.1	41.9	1.00×10⁹	2.82×10⁹

经过高级厌氧消化处理后污泥脱水性能变差。高级厌氧消化处理对污泥脱水性能的影响原因可能为：高级厌氧消化在工艺中增加了热水解预处理环节，热水解能从整体上大幅降低污泥的颗粒粒径；同时，对有机物的去除率也比普通厌氧消化大幅提高，对EPS的降解也相应更加彻底。随着EPS含量的减少，由 EPS 架桥形成的污泥絮体分解为较小的颗粒。污泥颗粒粒径减小，一方面会增加污泥比表面积和持水能力，影响污泥脱水性能；另一方面容易堵塞滤布孔隙，影响污泥脱水作业。

石灰单独调理

向污泥中添加石灰有利于形成多孔网格骨架，使滤饼具有良好的渗透性以及较低的流体阻力。随着石灰投加比例的增加，污泥CST和比阻有所降低，但污仍然较大，污泥脱水性能较差。当石灰投加比例为15%时，板框压滤过程中出现了喷泥现象，泥饼未能成型；继续将石灰投加比例提高至30％，压滤效果仍然较差，进料时间长，泥饼不成型。这表明对于高级厌氧消化污泥，采用石灰单独调理难以实现板框压滤深度脱水。

表3 石灰单独调理对污泥脱水性能的影响

药剂种类和加药量	CST（s）	比阻（s²/g）
不加药	337.0	无法检测
石灰5%	262.1	无法检测
石灰10%	173.9	7.84×10⁹
石灰15%	92.6	3.10×10⁹
石灰22%	258.4	4.95×10⁹
石灰30%	164.7	1.07×10⁹

铁盐与石灰复合调理

三氯化铁投加比例为6%~12%，石灰投加比例为10%~30%，调理后污泥过滤性能均较差，板框压滤后泥饼难以成型，即三氯化铁与石灰复合调理对于高级厌氧消化污泥脱水性能的改善作用欠佳。

石灰与PAM复合调理

在PAM投加比例为2‰条件下，随着石灰投加比例的增加，污泥CST逐渐减小，当石灰投加比例达到22%以上时，污泥CST降至30s以内，比阻降至容易过滤的范围内。当石灰和PAM投加比例分别为22%和2‰时，脱水泥饼含水率可降低至52.4%。这表明利用石灰和PAM复合调理可实现高级厌氧消化污泥的板框压滤深度脱水。

表4 石灰和PAM复合调理对污泥脱水性能的影响

药剂种类和投加比例	CST（s）	比阻（s²/g）
不加药	337	无法检测
石灰5%+PAM2‰	115	2.99×10⁹
石灰10%+PAM2‰	111.8	2.55×10⁹
石灰15%+PAM2‰	72.6	4.57×10⁹
石灰22%+PAM2‰	25.6	6.69×10⁸
石灰30%+PAM2‰	27.6	4.87×10⁸