污泥，水處理人一聽就很頭疼的兩個字。

 

當然，這里所說的污泥，特指的是污水經過處理外排后的那部分剩余物質。由于曾一度缺乏適用的技術，看似不起眼的污泥，已經變成了環保領域一個“老大難”的問題。

 

很久之前，小編參觀一家大型造紙廠時就看到過這樣一個場景：這個廠日處理量為7000噸，污水處理設施每天要產生近百噸的污泥，怎么辦？沒辦法，既沒時間，搞又不會搞，只能堆放在廠區，日子久了，就連廠區道路上都被堆上了散發著異味的污泥，那味道，簡直了！

 

這是個別嗎？并不，這種情形在很多污水處理廠都出現過，只是在程度上有所不同。就算通過濃縮-脫水-干化處理后，污泥含水率仍高達75％～85％，運輸難度大、成本又高，而且后續堆肥、填埋、焚燒和土地利用這些，對污泥的含水量要求就更高了，得在55％～65％之間，心累！

 

目前降低污泥含水率的方法主要有化學方法、物理方法和生物方法。相比較物理法、生物法，加點藥能解決的事誰想搞那么復雜啊，畢竟藥劑來源廣泛，價格也低。所以，今天小編就和大家聊聊那些污泥脫水中的常用藥劑。

 

污泥深度脫水機理

 

污泥之中水分分布形態主要有四種，一般叫它間隙水（或游離水），毛細水，吸附水和結合水，其結合強度依次遞增。因為污泥中的膠質微粒對水具有很強的親和力，這也就是為啥污泥含水量高，不易壓縮。

 

污泥深度調理呢，就是使污泥的結合水，吸附水和內部水釋放出來。通過在污泥中投加化學調理劑，使污泥顆粒克服水分子的靜電排斥、水合，改變絮體結構及顆粒大小，使其能夠絮凝沉降改善脫水性能，再經高壓壓榨等物理方式使含水率降低至60％以下。

 

另外，胞外聚合物（extracellular polymeric substances，eps） 是活性污泥中除微生物和水分之外的第三大組成成分，大量水分包裹于菌膠團內，給其包圍的污泥微生物提供了良好的生存環境，這部分水分很難通過機械過濾方法去除，因此eps含量的增加，將使得污泥濾餅的含水率增大，脫水性能降低。eps的含量、組成、分布與污泥脫水性質緊密相關，其高度的水合性成為污泥脫水的一大障礙，如何破壞eps對污泥脫水效果至關重要。

 

污泥脫水藥劑的種類

 

污泥脫水劑又稱污泥調理劑，主要分為有機絮凝劑、無機絮凝劑、助凝劑和助濾劑、復合絮凝劑等。

 

無機調理劑

 

無機調理劑主要是利用無機絮凝劑中的金屬離子發生水解和聚合反應，之后其水解和聚合產物與水體顆粒進行絮凝作用包括電中和脫穩、壓縮雙電層、吸附架橋或沉淀網捕等，進而生產較大絮凝體從而分離去除，主要有鋁鹽和鐵鹽及其高分子聚合產物。

 

由于傳統鋁鹽水解反應極為迅速，無機高分子混凝劑可在預制過程中形成一定水解穩定性的優勢混凝性態產物，且其分子鏈更長、電荷密度更高從而在單位長度分子鏈上結合的帶負電污泥顆粒更多，與污泥的結合更為緊密。

 

聚合氯化鋁（pac）、聚合氯化鐵（pfc）、硅酸類絮凝劑等，是現階段常用的無機高分子絮凝劑，和傳統無機絮凝劑一樣其缺點是絮凝效果差，投加量大。

 

有機調理劑

 

有機調理劑根據其帶電性質分別有陽離子型，陰離子型和非離子型以及兩性離子型。其主要脫水機理主要是通過分子鏈變性，拉長分子鏈，對污水中凝聚的顆粒起到吸附架橋的效果，使顆粒與水易于分離。

 

有機調理劑投加量少，絮凝能力強，絮體粗大且沉降性能好，但相對生物毒性高，能致癌、致畸變，且難以生物降解，應用范圍有限。

 

目前常用的有機調理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列產品，因為污泥膠體表面帶負電荷，因此陽離子聚丙烯酰胺（cpam）的表現要優于其他離子型。

 

復合調理劑與助凝劑

 

助凝劑主要是提高或改善混凝劑的效果的化學藥劑，在污泥脫水過程中，助凝劑主要作用是作為在污泥中形成堅硬的網絡骨架使污泥絮體具有持久堅固的結構。常用的助凝劑有石灰，粉煤灰等。

 

復合調理劑是在單一絮凝劑和助凝劑基礎上發展起來的，通過多種有機無機絮凝劑和助凝劑的復合作用彌補單一絮凝劑的不足。

 

在大多數情況下復合型絮凝劑的脫水率優于單一絮凝劑，且由于助凝劑的存在大大的節約了調理劑的投加量。但是，復合型絮凝劑從工藝上來說相對其他試劑復雜，反應條件苛刻，制備成本上可能增加。

 

fenton試劑

 

fenton試劑作為強氧化劑越來越多地被用于氧化有機物，其機理主要是其強氧化性破壞了eps，使細胞內部的結合水析出變成表面吸附水，從而改善污泥脫水性能，但單獨使用時面臨投加量大、成本過高、泥餅壓縮性強等問題。

 

污泥脫水藥劑的應用效果

 

為了體現污泥脫水藥劑在改善污泥脫水性能方面的效用，小編就用案例來分享一下：

 

以遼寧省鞍山市某污水廠為例，對其濃縮污泥的相關數值進行測定，發現該污泥樣本的ph呈中性，含水率高達99.55%，比阻值為1.458x10^12cm/g，毛細水時間值為29.24s。

 

單一絮凝劑的效果

 

向一定量待測污泥樣本中投加無機絮凝劑fecl3、bac、pac；單獨投加非離子絮凝劑pam、陰離子pam；

 

單獨投加助凝劑生石灰，污泥樣本無明顯變化。但單獨投加陽離子pam時，污泥外觀發生明顯變化，形成絮體。

 

根據實驗分析，陽離子pam投加量的增加會進一步改善污泥的沉降性，當投加量為35mg／l時，污泥沉降性能最好。若陽離子pam繼續投加，污泥的沉降性能變差。

 

復合絮凝劑的效果

 

將無機絮凝劑fecl3、bac、pac和陰離子絮凝劑pam進行復合，對復合絮凝劑對污泥脫水性能的影響進行分析。

 

將pac的投加量設置為0.5g／l、1g／l、2g／l，陰離子投加量為9mg／l、30mg／l、60mg／l、90mg／l遞增。

 

據相關實驗研究表明：隨著pac投加量的增加，污泥脫水率減少后增加。其中，投加量為1g／l的pac組分中，復合型絮凝劑的脫水率最高，可以達到93.8％；污泥樣本的含水量最低，為87.23％。

 

以同樣方式，將fecl3、bac、pac與陰離子pam復合， 得出結果：當pac的投加量為1g／l、陰離子投加量為90mg／l時，污泥的脫水性能綜合情況最好。

 

助凝劑的效果

 

在應用單一絮凝劑的基礎上，對助凝劑的作用進行探討，針對減少絮凝劑陽離子pam投加量能否影響到污水脫水性能進行分析。

 

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，分別為投加量為9mg、30mg、60mg、90mg的陽離子pam組分，陽離子pam 復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響。

 

 

由圖1～圖4可見，在單一絮凝劑基礎上，添加助凝劑，污泥的含水率進一步下降。因此，助凝劑可以有效改善污泥脫水性能。絮凝劑—助凝劑復合添加劑對污泥脫水效果的影響：在不同絮凝劑基礎上添加助凝劑有利于改善污泥脫水性能，尤其是投加9mg／l陽離子pam＋30g／l生石灰＋30mg／l粉煤灰時，該污泥樣本脫水性能最佳。

 

結語

 

相對于單一絮凝劑，復合絮凝劑在不同的絮凝機理下都表現出更加優秀的效果，然而對于不同性質的污泥，絮凝劑的投加量以及優化組合需要通過最終泥餅的含水率來測出，因此建立有效的數學模型指導污水廠優化深度脫水藥劑十分必要。

 

目前化學調理后的脫水污泥性能研究較少，在污泥進一步處置過程中，調理劑種類、投加量是否具有潛在環境風險尚不明確，化學調理后的污泥是否能具有更好的資源化特性還需要進一步探索。

 

文章來源：環保水圈

 

2022上海國際環保展將在上海國家會展中心隆重拉開帷幕。本屆展會展示面積將達17萬平米，匯聚超2,000家品牌展商。展示范圍涵蓋綜合治理、水、大氣、智慧環保、環境監測、資源再生、土壤、噪聲8大環境污染治理領域。