生活污水廠剩余污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)藥劑的比選-

1、Comparison and Selection of Citizen Wastewater Sludge Chemical ConditionersTANGJia-li 1,GUOGao-fei 1,YUGuang-ping 1,2,YUANM ing-zhe 1,2,LIUJian 1,YUEXiu 1(1.Shenyang Institute of Automation ,Guangzhou ,Chinese ,Academy of Sciences ,Guangzhou 511458,China ;2.Shenyang Institute of Automation ,Guangzho

2、u ,Chinese ,Academy of Sciences ,Shenyang 110016,China Abstract :With the increasing of sludge quantity and the improvement of requirement in sludge dewatering,chemical conditioning is researched and applied more and more extensively in recent years.Impacts on the dewatering efficiency of citizen wa

3、stewater sludge were studied on the basis of the addition of some organic and inorganic conditioners.The evaluation indexes were including Capillary Suction Time (CST ,water content of sludge cake and the cost of the conditioners,and finally,the best conditioner was selected.After the conditioning,t

4、he CST of sludge was obviously decreased,and the content of sludge cake from the plate and press filter was also decreased from 95.1%to less than 50%with low cost.Key words :Wastewater sludge ;Conditioning ;CST ;Water content ;Cost生活污水廠剩余污泥化學(xué)調(diào)質(zhì)藥劑的比選唐嘉麗1,郭高飛1,于廣平1,2,苑明哲1,2,劉堅(jiān)1,岳秀1(1.廣州中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所分所

5、,廣東廣州511458;2.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所,遼寧沈陽(yáng)110016摘要:近年來(lái),隨著污水處理率的提高,污泥產(chǎn)量逐年增加,對(duì)污泥脫水的要求也日益提高,為改善污泥脫水性能,化學(xué)調(diào)質(zhì)被越來(lái)越廣泛的研究和應(yīng)用。以污泥毛細(xì)吸水時(shí)間(CST 、機(jī)械脫水泥餅的含水率以及加藥成本為指標(biāo),考察了幾種有機(jī)和無(wú)機(jī)調(diào)質(zhì)藥劑對(duì)生活污水廠剩余污泥脫水性能的影響,并最終確定了最佳的調(diào)質(zhì)藥劑。通過(guò)大量試驗(yàn)篩選,含水率95.1%左右的剩余濃縮污泥經(jīng)加藥調(diào)質(zhì)后CST 明顯減小,再經(jīng)板框壓濾最終泥餅含水率可降至50%以下,且加藥成本較低。關(guān)鍵詞:剩余污泥;調(diào)質(zhì);毛細(xì)吸水時(shí)間;含水率;成本中圖分類號(hào):X7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文

6、章編號(hào):1674-4829(201206-0025-03近年來(lái),在國(guó)家節(jié)能減排和積極的財(cái)政政策作用下,全國(guó)各城市大力建設(shè)污水處理廠,污水處理率大大提高,但隨之也產(chǎn)生了大量的剩余污泥。這些污泥含水率高達(dá)95%99.5%1,體積龐大,且難以脫水。目前污水處理廠常用的帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)通常只能將污泥含水率降低至80%左右,污泥呈半固態(tài),運(yùn)輸過(guò)程中極易泄漏產(chǎn)生二次污染。2010年12月6日,環(huán)保部污染防治司發(fā)布關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知,其中規(guī)定:“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”。這對(duì)污泥處理提出了更高的要求,對(duì)于機(jī)械脫水

7、工藝來(lái)說(shuō),需要通過(guò)設(shè)備改進(jìn)或者污泥調(diào)質(zhì)處理來(lái)提高最終的脫水效果。但單純的設(shè)備改進(jìn)不能從根本上破解污泥脫水瓶頸,而污泥調(diào)質(zhì)可以顯著改善污泥脫水性能,因此得到了廣泛的研究。污泥調(diào)質(zhì)方法有化學(xué)調(diào)質(zhì)、熱調(diào)質(zhì)、冷凍調(diào)質(zhì)、超聲波以及微波調(diào)質(zhì)。相比而言,化學(xué)調(diào)質(zhì)成本較低,且設(shè)備簡(jiǎn)單,因此研究和應(yīng)用最為廣泛2-3。表征污泥脫水性的參數(shù)有污泥比阻(SRF 和毛細(xì)吸水時(shí)間(CST ,劉歡等4研究發(fā)現(xiàn),SRF 與CST 具有較好的相關(guān)性,但CST 相比SRF 測(cè)定簡(jiǎn)便且重現(xiàn)性好,而污泥脫水含水率則是表征污泥脫水效果的最直觀指標(biāo),加藥成本則是體現(xiàn)工藝經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo),因此收稿日期:2012-09-03基金項(xiàng)目:國(guó)家自然

8、科學(xué)基金(61004051,61034008.作者簡(jiǎn)介:唐嘉麗(1984-,女,湖北隨州人,碩士,助理工程師,主要從事污水污泥處理研究工作.第25卷第6期2012年12月環(huán)境科技Environmental Science and TechnologyVol.25No .6Dec .2012環(huán)境科技2012年12月圖3粉煤灰投加量與CST 的關(guān)系10203050污泥C S T /s粉煤灰與污泥干基的添加比例/%最終選擇CST 、脫水含水率以及加藥成本作為調(diào)質(zhì)效果的考察指標(biāo)。本文選擇了2種有機(jī)調(diào)質(zhì)藥劑:三羥基氨基甲烷(TRIS 和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB ,2種無(wú)機(jī)藥劑:粉煤灰和氧化鈣。所選

9、的2種有機(jī)藥劑都屬于表面活性劑,目前有較多研究認(rèn)為表面活性劑可以有細(xì)胞破壁的效果;而所選的2種無(wú)機(jī)藥劑來(lái)源廣泛,成本較低廉。因此對(duì)這幾種藥劑調(diào)質(zhì)效果的比較具有代表性和實(shí)際意義。以污泥CST 、機(jī)械脫水含水率及加藥成本為指標(biāo),分別考察4種藥劑對(duì)污泥脫水性能的影響,最終確定了最佳的調(diào)質(zhì)藥劑和工藝。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)材料三羥基氨基甲烷(TRIS (分析純;表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB (分析純;氧化鈣,一級(jí)粉煤灰。實(shí)驗(yàn)所用污泥取自廣州某污水廠濃縮污泥,含水率95.1%,有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.66%,pH 值為7.1。1.2方法調(diào)質(zhì)藥劑篩選:取200mL 污泥放入500mL 燒杯中,分別

10、加入不同量的調(diào)質(zhì)藥劑,攪拌20min ,測(cè)定其CST 。污泥脫水性能試驗(yàn):取50L 調(diào)質(zhì)后的污泥,在0.7MPa 壓力下泵入隔膜壓濾機(jī),進(jìn)料完成后通入1.2MPa 的壓縮空氣。保壓一定時(shí)間后停止通氣,卸壓,取出泥餅并取樣分析泥餅含水率。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1調(diào)質(zhì)藥劑篩選(1有機(jī)藥劑調(diào)質(zhì)TRIS 具有溶解蛋白質(zhì)及核酸的作用,因此本實(shí)驗(yàn)中嘗試用作調(diào)理藥劑,選擇CTAB 則是許多文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)CTAB 可以作為污泥細(xì)胞破壁的調(diào)理劑,但通常添加質(zhì)量高達(dá)污泥干基比例的30%5-6,從有機(jī)藥劑加藥成本出發(fā),如此高的添加量不具有大規(guī)模應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義,因此本實(shí)驗(yàn)中主要考察其添加質(zhì)量不超過(guò)1%時(shí)對(duì)污泥脫水性質(zhì)的改善

11、情況。污泥中添加不同質(zhì)量的TRIS 及CTAB 調(diào)質(zhì)后CST 的變化分別見圖1、圖2。對(duì)比可以看出:將TRIS 加入污泥中反應(yīng)一定時(shí)間后,污泥的CST 有增大的趨勢(shì),即污泥脫水性能惡化,說(shuō)明TRIS 不適合用作污泥調(diào)質(zhì)的藥劑。表面活性劑CTAB 添加量較少(低于污泥干基質(zhì)量的1%時(shí),污泥CST 呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì),當(dāng)CTAB 添加量為污泥干基質(zhì)量的0.4%時(shí),相對(duì)添加量較少且對(duì)污泥CST 有一定改善。(2無(wú)機(jī)藥劑調(diào)質(zhì)污泥中分別添加不同質(zhì)量的粉煤灰及石灰后CST 的變化見圖3、圖4。添加粉煤灰以后污泥CST變化規(guī)律不明顯,直到加入量達(dá)到污泥干基質(zhì)量的50%時(shí)才略有下降。相比之下,單獨(dú)用石灰調(diào)

12、質(zhì)對(duì)污泥CST 改善情況非常明顯,且當(dāng)氧化鈣單獨(dú)添加質(zhì)量比例為20%,污泥CST 最短。圖1TRIS 投加量與CST 的關(guān)系圖2CTAB 投加量對(duì)CST 的影響0.20.40.60.81.0污泥C S T /sTRIS 與污泥干基的添加比例/%8482807876747200.20.40.60.8污泥C S T /sCTAB 與污泥干基的添加比例/%26第25卷第6期樣品性質(zhì)壓濾后含水率加入20%生石灰 48.501藥劑類型CTAB 一級(jí)粉煤灰石灰市場(chǎng)售價(jià)與污泥干基的最佳投加比例/%0.45020噸干泥成本/元260140642.2機(jī)械脫水性能測(cè)試取4桶50L 相同的污泥,其中1桶為空白對(duì)照,

13、另外3桶分別向其中加入干基質(zhì)量比例為0.4%的CTAB,50%的粉煤灰和20%的石灰進(jìn)行調(diào)質(zhì),然后用小型隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行脫水,最終獲取的污泥餅含水率見表1。表1不同調(diào)質(zhì)條件下污泥含水率從表1中可以發(fā)現(xiàn),石灰調(diào)質(zhì)效果最好,最終污泥餅的含水率最低,可以達(dá)到50%以下的脫水效果,泥餅圖片見圖5。實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了污泥用添加比例為20%的石灰調(diào)質(zhì)脫水前后上清液中溶解性COD 的變化情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)原始污泥溶解性COD 質(zhì)量濃度為9mg/L ,而經(jīng)石灰調(diào)質(zhì)后壓濾液中的溶解性COD 質(zhì)量濃度為196mg/L ,增加了近20倍。分析原因石灰可以降低污泥的可壓縮性,并且石灰溶于水后形成Ca(OH2顯堿性,可以在一定程度

14、上破解污泥細(xì)胞壁,從而使污泥細(xì)胞的內(nèi)部水得以釋放,極大改善最終的壓濾脫水性能。2.3加藥成本分析對(duì)以上幾種藥劑的價(jià)格及投加成本進(jìn)行了比較見表2,綜合考慮投加量及對(duì)污泥脫水性的改善效果,單獨(dú)投加石灰的相對(duì)成本也最低。表2不同藥劑的投加成本比較3結(jié)論(1CST 、壓濾脫水含水率以及加藥成本3項(xiàng)指標(biāo)綜合可以作為篩選污泥調(diào)質(zhì)藥劑的較好依據(jù),在CST 最低的情況下,脫水效果也較好,而同時(shí)考慮加藥成本,則可以對(duì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)估,最終有助于篩選出調(diào)質(zhì)效果較好,且成本較低的藥劑;(2石灰單獨(dú)調(diào)質(zhì)可以明顯改善污泥脫水性能,主要原因是可以降低污泥的可壓縮性,且可以破壞污泥結(jié)構(gòu),有利于污泥中水分的釋放;(3本實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸豢疾炝藛我徽{(diào)質(zhì)藥劑的效果,對(duì)于不同藥劑組合還未涉及,下一步將不同藥劑復(fù)合調(diào)質(zhì)作為研究重點(diǎn),以期降低單一藥劑的投加量,進(jìn)一步優(yōu)化工藝和成本。參考文獻(xiàn)1高健磊,閆怡新,吳建平,等.城市污水處理廠污泥脫水性能研究J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2008,31(2:108-131.2袁園,楊海真.污泥化學(xué)調(diào)理和機(jī)械脫水方面的研究進(jìn)展J.上海環(huán)境科學(xué),2003,22(7:499-507.3甘立友,周利,劉靈菊.給水廠污泥調(diào)質(zhì)技術(shù)及其研究進(jìn)展J.三峽環(huán)境與生態(tài),2009,2(2:42-46.4劉歡,楊家寬,時(shí)亞飛.不同調(diào)理方案下污泥脫水性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性研