文_李麗麗 岳秀萍
1.太原理工大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院 2.山西正陽污水處理凈化有限公司
在對污水進行處理的過程中,往往會有大量的污泥產(chǎn)生。污泥的產(chǎn)生代表污水與污染物的有效分離,這是實現(xiàn)污水凈化除了重要環(huán)節(jié)之一。經(jīng)過處理會產(chǎn)生大量含有污染物質(zhì)的濾液或清液,需要將其送至污水處理系統(tǒng)中進行深度處理。但這種工藝在實際應(yīng)用過程中會產(chǎn)生較高的能耗,而且絮凝劑的用量也比較大,因此,還需要對其進行深入的研究。
為了對污泥自身的顆粒狀況、相互之間的作用情況以及表面電荷具備的水合程度進行有效的改善,使污泥能夠獲得較高的濃縮脫水效率,可以對污泥實施調(diào)制處理。該項處理的有效途徑包括:第一,將無機鹽及合成性質(zhì)的有機聚合物加入到污泥當(dāng)中,改變污泥顆粒表面性質(zhì),達到脫穩(wěn)凝聚的效果;第二,改變污泥顆粒之間的原有結(jié)構(gòu),使過濾阻力有效降低。具體方法包括熱調(diào)理、化學(xué)調(diào)理以及洗滌等。
以污泥調(diào)制機理為基礎(chǔ),在實驗室當(dāng)中對污泥展開化學(xué)調(diào)理試驗。
在試驗當(dāng)中,使用污泥機械脫水之后獲得的濾液作為化學(xué)調(diào)理劑,主要來源是污水處理廠當(dāng)中濾機濾液收集池,而試驗使用的污泥(MLSS≤1300mg/L)主要在污水處理廠的污泥回流泵站當(dāng)中采集。
試驗使用器具包括:兩個直徑為100mm、高度為1000mm的沉淀器、兩個500ml的燒杯、兩個漏斗、兩個塑料水桶、一根玻璃棒、一個電子計時器以及污泥濃度測定設(shè)備等。以下是具體試驗步驟:
第一,在兩個塑料桶當(dāng)中盛取適量的污泥及污泥脫水濾液,并分別在兩個沉淀器當(dāng)中加入1000mm和800mm的剩余污泥,同時,在裝有800mm剩余污泥的沉淀器當(dāng)中加入200mm的污泥脫水濾液,使用玻璃棒將其攪拌均勻以后進行靜置。
第二,對數(shù)據(jù)進行記錄,在實驗的初期階段,以30s為一個間隔對量筒當(dāng)中的泥水分界面數(shù)值進行一次記錄,試驗30min以后,則記錄間隔可延長至每10min一次,試驗2h以后,則每隔30min進行一次記錄,讀取時間連續(xù)4h。
第三,在試驗過程中,對剩余污泥濃度進行測定。
第四,在剩余污泥加入20%濾液濃縮4h以后對其濃度進行測定。
第五,通過對數(shù)據(jù)的整理,完成污泥沉淀曲線圖繪制,如圖1所示。
圖1
從圖1中的曲線對比可以發(fā)現(xiàn),在剩余污泥當(dāng)中加入20%濾液以后,與純剩余污泥相比,其沉淀初期線性斜率要高出幾十倍。而這也說明使用污泥脫水濾液能夠?qū)ξ勰嗝撍阅苓M行有效的改善,使污泥脫水效率大大提升,能夠起到良好的調(diào)理作用。經(jīng)過對試驗的多次重復(fù),純剩余污泥需要12~30h才能達到既定的濃縮效果。而經(jīng)過調(diào)制處理之后的污泥僅需要4h即可完成濃縮。由此可見,對污泥適當(dāng)應(yīng)用調(diào)質(zhì)處理,能夠有效提升其濃縮速度。并且要比未經(jīng)處理的污泥濃縮速度高出很多。
這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,主要是因為在對污泥進行脫水處理期間,為了使污泥脫水效率得到有效的提升,需要對濃縮之后的污泥實施調(diào)質(zhì)處理。處理期間,為了確保污泥脫水工作能夠順利進行,作為生產(chǎn)原料的絮凝劑和污泥,通常會有一種處于適當(dāng)過量狀態(tài)。如果是污泥過量,則在實際生產(chǎn)過程中污泥機械脫水就很難順利完成;而如果適當(dāng)增加絮凝劑的用量,則對生產(chǎn)的順利進行具有積極的作用。多余的絮凝劑會在泥餅當(dāng)中滯留一部分,另一部分則在濾液當(dāng)中溶解。當(dāng)濾液混合絮凝劑并施加到剩余污泥當(dāng)中時,會起到絮凝架橋的作用,從而增大污泥團塊,使沉降速度得到有效的提升。為了對污泥脫水濾液在污泥濃縮速度方面的作用效果進行準(zhǔn)確的評價,可以通過計算污泥固體回收率和污泥濃縮比,并將計算結(jié)果進行對比,完成具體驗證。
其中,Ci表示經(jīng)過20%濾液調(diào)質(zhì)處理以后的污泥濃度(mg/L),在本試驗當(dāng)中為7600mg/L;Cu表示污泥濃縮之后的濃度(mg/L),本試驗當(dāng)中為26000mg/L;Qi表示加入的污泥量(L),本試驗中為7.85L;Qu表示污泥濃縮后的劑量(L),本試驗當(dāng)中為2.14L為濃縮比;為固體回收率。
在公式(1)(2)當(dāng)中分別帶入Cu、Ci、Qu、Qi可得 :
經(jīng)過計算比較可以發(fā)現(xiàn),機械脫水濾液能夠?qū)ξ勰酀饪s脫水效果產(chǎn)生非常積極的作用。
由于脫水濾液本身具有一定的調(diào)理作用,會使污泥獲得更高的沉淀效率,同時也能使污泥脫水效果得到有效的提升。因此,對于特定的污泥種類以及污泥濃縮池而言,可以對其固體負(fù)荷進行有效的提升,為了對上述試驗結(jié)果進行驗證,應(yīng)基于污泥絮凝沉淀試驗在污水處理廠當(dāng)中進行實際的生產(chǎn)性試驗。
本文以某地污水處理廠為例,案例污水處理廠主要應(yīng)用改良型Carrousel氧化溝工藝,其日常處理能力能夠達到15萬m3,其進水水質(zhì)設(shè)計為SS≤200mg/L;BOD5≤200mg/L;CODcr≤500mg/L;圖2為該污水處理廠的污泥處理流程圖。
圖2
在傳統(tǒng)的污泥處理工藝中,會將所有污泥脫水濾液返回至污水預(yù)處理系統(tǒng)當(dāng)中,而案例污水處理廠對污泥處理工藝進行了改進,其將污泥機械脫水之后的濾液混合到剩余污泥當(dāng)中,充分混合以后,在濃縮池當(dāng)中完成濃縮處理。
案例污水處理廠通過對各項指標(biāo)的監(jiān)測和計算,包括污泥濃縮池當(dāng)中的進出污泥濃度MLSS,進出污泥總量、出水SS以及泥位等。經(jīng)過一年的試運行,其污泥濃縮比一直在2.0以上,且固體回收率始終大于85%。污泥經(jīng)過濃縮以后,在濃度方面從原來的3.6%變成了現(xiàn)在的4.2%。在過去需要兩個濃縮池同時開啟才能使水系統(tǒng)運行需求得到滿足,而工藝改良之后,只需要一個濃縮池就能夠完成水系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的剩余污泥處理。這說明污泥處理工藝改進以后,濾液當(dāng)中的絮凝劑充分發(fā)揮了化學(xué)調(diào)理作用,污泥濃縮脫水性能得到了顯著的提升,讓污泥獲得了較高的固體負(fù)荷,大大提升了原有濃縮池的工作效率,同時提升了濃縮污泥的濃度,使污泥機械脫水過程中的絮凝劑用量有效降低,可以減少污水處理廠的運行成本。
污泥脫水濾液能夠使污泥的濃縮脫水性能得到有效的提升,使污泥獲得更高的濃縮效率,縮小后續(xù)工藝設(shè)備以及相關(guān)構(gòu)筑物的容積,降低污水處理廠的建設(shè)投入,減少污泥處理成本。因此,污水處理廠一定要對濾液的循環(huán)利用保持重視,通過有效的應(yīng)用,推動污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。