張勇 大連長(zhǎng)興島再生資源有限公司
隨著社會(huì)的發(fā)展,城鎮(zhèn)化的進(jìn)程,我國(guó)城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污泥大量增加。石化等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的高含水生化污泥數(shù)量巨大,占地面積大,已成為限制企業(yè)發(fā)展難題之一。為社會(huì)的持續(xù)發(fā)展,企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng),亟需一種有效的方式使之無(wú)害化、減量化以致資源化?!笆濉币?guī)劃以來(lái),國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策,要求“污水處理廠以貯存(即不處理處置)為目的將污泥運(yùn)出廠界的,必須將污泥脫水至含水率50%以下”,無(wú)疑催促企業(yè)重視含水污泥處置難題。石化污泥干基具有較高的熱值,若能將含水率降至50%以下,可以作為資源化利用,包括作為替代燃料、熱電廠焚燒發(fā)電等,減排同時(shí)取得經(jīng)濟(jì)效益。
目前,國(guó)內(nèi)常用的污泥脫水技術(shù),包括熱干化、機(jī)械脫水、超聲波脫水、熱水解、微波脫水、電滲透脫水等方法,但由于技術(shù)限制,只有機(jī)械脫水應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械脫水前需要將污泥進(jìn)行調(diào)理,以改善污泥性質(zhì),從而提高脫水效率。本實(shí)驗(yàn)考查了不同的調(diào)理劑、同種調(diào)理劑不同配比以及兩種以上調(diào)理劑對(duì)污泥脫水的影響。
本實(shí)驗(yàn)采用某石化公司生化污泥,含水率85~90%,外觀呈棕黑色,pH為7。
調(diào)理劑:聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、石灰、粉煤灰。以上調(diào)理劑均為工業(yè)級(jí)。
脫水后污泥含水率:將污泥放入烘箱中于106℃干燥2h,取出后放入干燥器中冷卻至室溫,稱重,最后計(jì)算含水率。計(jì)算公式如下:
式中:w3干污泥與表面皿重量;w2濕污泥與表面皿重量;w1烘干表面皿重量。
用電子天平稱取一定量污泥,加入一定重量比的添加劑,混拌均勻后用濾布包裹,后放置到小型壓濾裝置中進(jìn)行壓濾脫水,保持千斤頂表壓30Mpa,壓濾時(shí)間為15min,檢測(cè)濾液pH,檢測(cè)污泥含水率及減重率。
取4份各1000g污泥,按照污泥重量比加入相同比例的不同調(diào)理劑。進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn),測(cè)定不同調(diào)理劑下,對(duì)污泥脫水效果的影響。其結(jié)果如表1。
從表1可以看出,當(dāng)加入同一比例的調(diào)理劑時(shí),粉煤灰脫水效果較好,脫水后含水率為51.5%,主要是因?yàn)榉勖夯冶缺砻娣e較大,吸附性能較強(qiáng),起到電性中和和吸附架橋作用,破壞污泥膠體顆粒的穩(wěn)定,使分散的小顆粒聚集成大顆粒。而減重率和減容率是污泥處理的重要指標(biāo)。粉煤灰減重率為41.7%,低于其他三種調(diào)理劑。
表1 不同調(diào)理劑對(duì)污泥脫水效果影響
石灰脫水后濾液pH為12,濾液需考慮中和處理或作為堿液利用,石灰脫水后含水率為49.7,主要是因?yàn)槭遗c污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒能增強(qiáng)污泥孔隙率,促進(jìn)水分子分離,石灰處理后減重率和減容率分別為61.5%和82.9%,取得較好的效果。
聚鐵脫水后濾液pH為3,濾液需考慮中和處理,可增加后續(xù)濾液處理費(fèi)用。聚體脫水后含水率為56.7%,主要是鐵鹽有絮凝、電中和和吸附架橋作用來(lái)改變污泥親水性。聚鐵脫水后減重率和減容率分別為66.4%和81.8%,取得較好的效果。
聚鋁脫水后含水率為71.9%,脫水效果較差。主要是由于聚鋁水解產(chǎn)生ALO2-與污泥中帶負(fù)電的膠體互相排斥,無(wú)法凝聚,導(dǎo)致含水率降低效果差。
對(duì)四種調(diào)理劑采用不同配比進(jìn)行污泥脫水實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。
圖1 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥含水率影響
圖2 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥減重率影響
由圖1可以看出,隨著調(diào)理劑減少,粉煤灰和石灰含水率呈升高趨勢(shì),這是因?yàn)殡S著調(diào)理劑較少,參與反應(yīng)的量減少,影響污泥團(tuán)聚性能。聚鐵含水率變化不大。聚鋁含水率變化不大,脫水效果差。
由圖2和圖3可知,粉煤灰對(duì)污泥脫水后減容率和減重率效果較差。石灰和聚鐵對(duì)污泥脫水后減容率和減重率較好,不同比例下效果相差不大。聚鋁由于凝聚效果差,導(dǎo)致減容率和減重率效果差。
圖3 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥減容率影響
采用1:10:10比例進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn),石灰+聚鐵和石灰+聚鋁進(jìn)行污泥脫水實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖4。
由圖4可知,采用石灰+聚鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)含水率較石灰+聚鋁低40%,而減重率和減容率與單獨(dú)脫水實(shí)驗(yàn)下降,可能是由于石灰與聚鐵、聚鋁反應(yīng)生成其他物質(zhì),增加干固體質(zhì)量,導(dǎo)致減重率和減容率下降。
圖4 兩種混合調(diào)理劑對(duì)脫水性能的影響
(1)采用單調(diào)理劑進(jìn)行生化污泥脫水實(shí)驗(yàn),粉煤灰脫水效果較好,但減重率和減容率較低。石灰與聚鐵效果相差不大。聚鋁效果最差,含水率較高。
(2)采用兩種調(diào)理劑進(jìn)行生化污泥脫水實(shí)驗(yàn),石灰+聚鐵脫水效果較好。
(3)在實(shí)際處理含水污泥脫水中,不僅要考慮含水率、減重率和減容率這三個(gè)指標(biāo),還應(yīng)考慮到藥劑的成本,綜合考慮污泥脫水及后續(xù)濾液和濾餅的處理。