新型高分子絮凝剂PAⅠ、PAⅡ对污泥脱水调理效果的研究

朱南文 李锋 高廷耀 周增炎
同济大学环境科学与工程学院

　　曹杨污水处理厂处理污水量为3×10⁴m³/d，运行中产生的污泥达100m³/d以上(以98%含水率计)。近年来，由于稀泥难以为郊区农民接受及运输费用一再上涨等原因，该厂改用离心脱水后进行填埋的方法处置污泥(对泥饼的运输和填埋暂无具体规定)。为达到较好的污泥脱水效果，该厂每年要消耗数以吨计的英联胶作污泥脱水调理剂，而英联胶的价格高达6万元/t，以致每年实际用在絮凝剂上的开支就需(20～30)万元。为降低絮凝剂使用成本同时又达到相当的污泥脱水效果，本文就两种新型高效而价廉的聚丙烯酰胺絮凝剂的实验室小试及污泥脱水现场生产性试验效果与英联胶作一比较。

1 材料、设备及方法

1.1 PA Ⅰ、PAⅡ的一般理化性状
　　 PA Ⅰ、PAⅡ是两种具有不同聚合度及分子量的阳离子型聚丙烯酰胺，其一般理化性状见表1。

1.2 小试设备
　　采用LXJ--Ⅱ型医用分析离心机，功率为650 W，最高转速可达4000 r/min。
1.3 生产性试验设备
　　采用LW 350×1500型离心脱水机，转鼓内径和长度分别为350 mm、1 500 mm,最高转速3 700 r/min,电机功率18.7 kW。
1.4 试验污泥
　　泥样取自曹杨污水厂离心机前的高位贮泥槽，为初沉池和二沉池排放后混合并经由重力浓缩4～5h的污泥，其基本性质见表2。

1.5 小试方法
　　取100 mL污泥样品于150 mL的高型平底玻璃烧杯中，在烧杯与离心筒间装入适量自来水以减小高速离心时玻璃杯所承受的应力。将烧杯与离心筒一起放入离心机内，注意对应两侧离心筒内总体总量的平衡。开启电源，使离心机转速逐渐增加到某一恒定值后按下秒表，离心时间到达后关闭离心机，待离心机停止转动，取出烧杯，用100 mL滴定管测量上清液体积及悬浮固体浓度，按S＝100S₀/(100-H)(S₀、S分别表示离心脱水前后的污泥浓度与泥饼含固率，%；H表示上清液体积，mL)算出泥饼含固率。
1.6 生产性试验方法　
　　在相同的离心脱水机主机电压、电流、主轴及小轴转速、差速、药剂浓度和流量下进行离心脱水试验，待离心机运行稳定后取样分析。

2 试验结果与分析

2.1 小试结果与分析
　　试验将离心机转速设定在1800、2100r/min两种情况下进行，在每一转速下离心时间分别为1.5、2.5 min。
　　英联胶、PAⅠ、PAⅡ三种絮凝剂调理污泥并经离心机离心脱水后所测得的泥饼含固率见表3。从表中可以看到，英联胶、PAⅠ、PAⅡ在各投加量(0.05%、0.1%、0.12%、0.15%、0.2%)下调理污泥所得脱水污泥泥饼含固率大致相同，而且三种絮凝剂的最佳投加量在1 200 r/min下都是0.15%～0.2%，而在2 100 r/min下为0.12%～0.15%，此时脱水污泥泥饼的含固率已接近药剂作用效果的最大值而又不致使其消耗量过高。值得一提的是，在药剂投加量为0.1%～0.2%情况下，上清液中悬浮固体含量都很低(＜0.1 g/L)，而在对照(不投加药剂)中则稍高(见表中小括号内数值)。
　　表3结果还表明，离心时间及离心机运转速度对出泥含固率的影响较大，若离心时间短、离心转速低，则在同样的出泥效果下要求有较大的药剂投加量。在同一离心机转速下，离心1.5 min与2.5 min的结果差异比较明显。在2 100 r/min下离心2.5 min，0.1%的药剂投加效果与离心1.5 min、0.15%投加量的效果相近。

2.2 生产性试验结果与分析
　　为保证试验结果的可比性，本试验是在保证离心机主机工作电压(380 V)、电流(20 A)、主轴及小轴转速(分别为2 139、1 823 r/min)、药剂浓度和流量不变的情况下进行的。这样，就可把试验的可变因素限定为进泥流量和浓度。由于进泥浓度变化大，为保证单位干泥所消耗的药剂用量相同，本试验以进泥流量与进泥含固率的乘积作近似值安排了A部分试验(见表4、5、6)；同时，为观察各药剂的一般使用情况，本试验还对工人经验操作下的调理效果进行了考察，所得结果见表4、5、6的B部分。
值得注意的是，由于污泥在离心机中停留时间很短(34～60 s)，故药剂消耗量偏大。以英联胶作调理剂时，发现平时的药剂投加量需高达0.2%～0.3%，因此在设置对比试验时，A部分根据英联胶的一般使用效果，将药剂投加量大致控制在0.2%～0.22%。B部分则根据分离液混浊程度及出泥湿度将投药量控制在0.15%～0.29%。
　　从表4、5、6中A部分所列结果看，英联胶、PAⅠ、PAⅡ的使用效果大致相同，但PAⅠ、PAⅡ出泥含固率的平均值略高，分离液SS含量略低。英联胶、PAⅠ、PAⅡ出泥含固率(%)/分离液悬浮固体(g/L)分别为15.03/2.15、16.1/1.18、16.1/1.26；固体回收率分别为89.6%、92.9%、91.0%。另外，三种药剂的效果差异不大，经t检验(假设英联胶与PAⅠ、PAⅡ的总体方差相等或不等)，三种药剂的作用效果不存在显著差异(α＝5%双尾检验)，即三者对污泥的调理效果总体水平一致。

3 结论

　　从小试结果看，离心机转速与离心时间都会对污泥脱水效果产生影响。在同一转速下要达到同样的离心效果，离心时间较短则药剂投加量往往需要加大。这也就说明了为什么在生产性试验中药剂投加量比实验室结果有偏大的倾向。?
　　值得注意的是，小试与生产性试验结果都表明，新型高分子絮凝剂PAⅠ、PAⅡ与现用英联胶对污泥都具有同样的调理效果，可供各污水厂离心污泥脱水工序采用，但前两者的价格要比英联胶低25%，这对稀泥出路越来越困难、而以脱水作为前期处理手段显得越来越必要的上海来说，降低污泥脱水成本是十分必要的。

　　作者通讯处：朱南文 200092 上海市四平路1239号 同济大学环境科学与工程学院
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