朱南文 李鋒 高廷耀 周增炎
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

　　曹楊污水處理廠處理污水量為3×10⁴m³/d，運(yùn)行中產(chǎn)生的污泥達(dá)100m³/d以上(以98%含水率計(jì))。近年來，由于稀泥難以為郊區(qū)農(nóng)民接受及運(yùn)輸費(fèi)用一再上漲等原因，該廠改用離心脫水后進(jìn)行填埋的方法處置污泥(對(duì)泥餅的運(yùn)輸和填埋暫無具體規(guī)定)。為達(dá)到較好的污泥脫水效果，該廠每年要消耗數(shù)以噸計(jì)的英聯(lián)膠作污泥脫水調(diào)理劑，而英聯(lián)膠的價(jià)格高達(dá)6萬元/t，以致每年實(shí)際用在絮凝劑上的開支就需(20～30)萬元。為降低絮凝劑使用成本同時(shí)又達(dá)到相當(dāng)?shù)奈勰嗝撍Ч?，本文就兩種新型高效而價(jià)廉的聚丙烯酰胺絮凝劑的實(shí)驗(yàn)室小試及污泥脫水現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)效果與英聯(lián)膠作一比較。

1 材料、設(shè)備及方法

1.1 PA Ⅰ、PAⅡ的一般理化性狀
　　 PA Ⅰ、PAⅡ是兩種具有不同聚合度及分子量的陽離子型聚丙烯酰胺，其一般理化性狀見表1。

1.2 小試設(shè)備
　　采用LXJ--Ⅱ型醫(yī)用分析離心機(jī)，功率為650 W，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000 r/min。
1.3 生產(chǎn)性試驗(yàn)設(shè)備
　　采用LW 350×1500型離心脫水機(jī)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑和長度分別為350 mm、1 500 mm,最高轉(zhuǎn)速3 700 r/min,電機(jī)功率18.7 kW。
1.4 試驗(yàn)污泥
　　泥樣取自曹楊污水廠離心機(jī)前的高位貯泥槽，為初沉池和二沉池排放后混合并經(jīng)由重力濃縮4～5h的污泥，其基本性質(zhì)見表2。

1.5 小試方法
　　取100 mL污泥樣品于150 mL的高型平底玻璃燒杯中，在燒杯與離心筒間裝入適量自來水以減小高速離心時(shí)玻璃杯所承受的應(yīng)力。將燒杯與離心筒一起放入離心機(jī)內(nèi)，注意對(duì)應(yīng)兩側(cè)離心筒內(nèi)總體總量的平衡。開啟電源，使離心機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增加到某一恒定值后按下秒表，離心時(shí)間到達(dá)后關(guān)閉離心機(jī)，待離心機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，取出燒杯，用100 mL滴定管測(cè)量上清液體積及懸浮固體濃度，按S＝100S₀/(100-H)(S₀、S分別表示離心脫水前后的污泥濃度與泥餅含固率，%；H表示上清液體積，mL)算出泥餅含固率。
1.6 生產(chǎn)性試驗(yàn)方法　
　　在相同的離心脫水機(jī)主機(jī)電壓、電流、主軸及小軸轉(zhuǎn)速、差速、藥劑濃度和流量下進(jìn)行離心脫水試驗(yàn)，待離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后取樣分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 小試結(jié)果與分析
　　試驗(yàn)將離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定在1800、2100r/min兩種情況下進(jìn)行，在每一轉(zhuǎn)速下離心時(shí)間分別為1.5、2.5 min。
　　英聯(lián)膠、PAⅠ、PAⅡ三種絮凝劑調(diào)理污泥并經(jīng)離心機(jī)離心脫水后所測(cè)得的泥餅含固率見表3。從表中可以看到，英聯(lián)膠、PAⅠ、PAⅡ在各投加量(0.05%、0.1%、0.12%、0.15%、0.2%)下調(diào)理污泥所得脫水污泥泥餅含固率大致相同，而且三種絮凝劑的最佳投加量在1 200 r/min下都是0.15%～0.2%，而在2 100 r/min下為0.12%～0.15%，此時(shí)脫水污泥泥餅的含固率已接近藥劑作用效果的最大值而又不致使其消耗量過高。值得一提的是，在藥劑投加量為0.1%～0.2%情況下，上清液中懸浮固體含量都很低(＜0.1 g/L)，而在對(duì)照(不投加藥劑)中則稍高(見表中小括號(hào)內(nèi)數(shù)值)。
　　表3結(jié)果還表明，離心時(shí)間及離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)出泥含固率的影響較大，若離心時(shí)間短、離心轉(zhuǎn)速低，則在同樣的出泥效果下要求有較大的藥劑投加量。在同一離心機(jī)轉(zhuǎn)速下，離心1.5 min與2.5 min的結(jié)果差異比較明顯。在2 100 r/min下離心2.5 min，0.1%的藥劑投加效果與離心1.5 min、0.15%投加量的效果相近。

2.2 生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果與分析
　　為保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性，本試驗(yàn)是在保證離心機(jī)主機(jī)工作電壓(380 V)、電流(20 A)、主軸及小軸轉(zhuǎn)速(分別為2 139、1 823 r/min)、藥劑濃度和流量不變的情況下進(jìn)行的。這樣，就可把試驗(yàn)的可變因素限定為進(jìn)泥流量和濃度。由于進(jìn)泥濃度變化大，為保證單位干泥所消耗的藥劑用量相同，本試驗(yàn)以進(jìn)泥流量與進(jìn)泥含固率的乘積作近似值安排了A部分試驗(yàn)(見表4、5、6)；同時(shí)，為觀察各藥劑的一般使用情況，本試驗(yàn)還對(duì)工人經(jīng)驗(yàn)操作下的調(diào)理效果進(jìn)行了考察，所得結(jié)果見表4、5、6的B部分。
值得注意的是，由于污泥在離心機(jī)中停留時(shí)間很短(34～60 s)，故藥劑消耗量偏大。以英聯(lián)膠作調(diào)理劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)平時(shí)的藥劑投加量需高達(dá)0.2%～0.3%，因此在設(shè)置對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，A部分根據(jù)英聯(lián)膠的一般使用效果，將藥劑投加量大致控制在0.2%～0.22%。B部分則根據(jù)分離液混濁程度及出泥濕度將投藥量控制在0.15%～0.29%。
　　從表4、5、6中A部分所列結(jié)果看，英聯(lián)膠、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，分離液SS含量略低。英聯(lián)膠、PAⅠ、PAⅡ出泥含固率(%)/分離液懸浮固體(g/L)分別為15.03/2.15、16.1/1.18、16.1/1.26；固體回收率分別為89.6%、92.9%、91.0%。另外，三種藥劑的效果差異不大，經(jīng)t檢驗(yàn)(假設(shè)英聯(lián)膠與PAⅠ、PAⅡ的總體方差相等或不等)，三種藥劑的作用效果不存在顯著差異(α＝5%雙尾檢驗(yàn))，即三者對(duì)污泥的調(diào)理效果總體水平一致。

3 結(jié)論

　　從小試結(jié)果看，離心機(jī)轉(zhuǎn)速與離心時(shí)間都會(huì)對(duì)污泥脫水效果產(chǎn)生影響。在同一轉(zhuǎn)速下要達(dá)到同樣的離心效果，離心時(shí)間較短則藥劑投加量往往需要加大。這也就說明了為什么在生產(chǎn)性試驗(yàn)中藥劑投加量比實(shí)驗(yàn)室結(jié)果有偏大的傾向。?
　　值得注意的是，小試與生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果都表明，新型高分子絮凝劑PAⅠ、PAⅡ與現(xiàn)用英聯(lián)膠對(duì)污泥都具有同樣的調(diào)理效果，可供各污水廠離心污泥脫水工序采用，但前兩者的價(jià)格要比英聯(lián)膠低25%，這對(duì)稀泥出路越來越困難、而以脫水作為前期處理手段顯得越來越必要的上海來說，降低污泥脫水成本是十分必要的。

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