污泥深度脫水是污泥處置和資源化利用的重要途徑，污泥脫水的方法雖然較多，但污泥化學調(diào)理脫水仍是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法，污泥化學調(diào)理是指在污泥中加入一定量的化學藥劑進行調(diào)理然后用脫水設備進行過濾脫水的方法，常用的化學調(diào)理藥劑有聚氯化鋁、聚合硫酸鐵、氯化鐵、石灰和聚丙烯酰胺等。
氯化鐵和石灰組合是常用的方法，這種方法最明顯的缺點是石灰為強堿性物質(zhì)，用量大，達到污泥量的25%至30%，粉塵多，工作環(huán)境差，處理后污泥增量大，氯化鐵為強酸性物質(zhì)，腐蝕性強，其中的氯離子極易腐蝕金屬特別是不銹鋼，屬于危險化學品；聚氯化鋁或聚合硫酸鐵和陽離子聚丙烯酰胺組合也是常用的方法，這種方法也存在缺點，主要是陽離子聚丙烯酰胺溶解后粘性大，使用后聚丙烯酰胺極易粘到濾布上，使濾布的透水性能變差，另外聚丙烯酰胺需要用1000倍的水來溶解，用水量大。為此，碧匯泉公司成功開發(fā)出高效污泥調(diào)理劑HQ-220液體，該污泥調(diào)理劑為有機-無機復合物調(diào)理劑，可以單獨使用，不需要添加聚丙烯酰胺，解決了濾布易堵塞的問題，且用量少，與傳統(tǒng)聚氯化鋁或聚合硫酸鐵相比，用量可減少20%到30%，使用方便，該產(chǎn)品已實現(xiàn)了工業(yè)化應用，其中，中節(jié)能國禎環(huán)保公司衡山縣和衡陽縣等污水處理廠都已大規(guī)模使用，并取得較好的使用效果。
污泥脫水難易除受化學藥劑影響外，自身的脫水活性也很重要，污水處理過程都需要進行好氧曝氣，污水處理時曝氣越充分，污水含氧量越多，好氧菌活性越好，泥水分離越容易，反之越難，同樣，污泥含氧量對污泥脫水效果也有重要影響，污泥停留時間越長，含氧量越低，泥水越難分離。為此，碧匯泉公司開發(fā)了污泥化學曝氣調(diào)理技術，即在利用污泥調(diào)理劑HQ-220進行化學調(diào)理的同時對污泥進行充氧曝氣，以提高污泥自身的脫水活性和污泥調(diào)理藥劑HQ220的作用效果，試驗表明，利用污泥調(diào)理劑HQ-220進行化學調(diào)理的同時對污泥進行充氧曝氣180分鐘就有效果，污泥濾水性能有明顯改善。
為了解決工業(yè)化應用時氧氣的利用率問題，避免氧氣損失，碧匯泉公司開發(fā)了射流曝氣工藝，即利用污泥在射流時產(chǎn)生的負壓吸附氧氣進行曝氣，污泥吸附氧氣后在管道中繼續(xù)與未吸附的氧氣混合，并將進泥管道引入到壓濾前槽的污泥液面下，通過壓濾前槽的攪拌讓污泥更充分地吸收氧氣。
7月17日，碧匯泉公司將大生產(chǎn)試驗的純氧曝氣機組安裝到了汩羅市國禎水處理有限公司污泥脫水車間，該機組總功率為15KW，試驗分為兩個調(diào)理池調(diào)理，兩個調(diào)理池的面積相同，都是25平方米，一個調(diào)理池只加入污泥調(diào)理劑，另一個污泥調(diào)理池在加入污泥調(diào)理劑的同時進行曝氣調(diào)理，該工廠的污泥脫水設備為兩臺過濾面積為250平方的隔膜壓濾機，壓榨壓力為1.4MPa，每天出4板泥，一次調(diào)理完成，為了提高試驗的真實性，碧匯泉公司在不改變工廠生產(chǎn)時壓濾機的工作條件，只改變調(diào)理方法（注：工廠原來用聚氯化鋁和陽離子聚丙烯酰胺來調(diào)理），用相同用量的HQ-220來替代，工廠原來調(diào)理時污泥液位加到2.2米，生產(chǎn)后余下0.6米液位，18日碧匯泉公司調(diào)理時也加到2.2米來調(diào)理，結果只夠生產(chǎn)3板泥，所得泥餅厚度從原來的2cm增加到3cm，說明壓濾機進泥量增加了，泥餅含水率從60%下降到55%，說明污泥調(diào)理劑HQ220調(diào)理效果優(yōu)于聚氯化鋁和聚丙烯酰胺組合的調(diào)理，18日曝氣時間為1小時，曝氣結束后取200ml泥樣抽濾1分鐘，濾液量為90ml，與曝氣前相比沒有變化，所得泥餅含水率也沒有差別，說明曝氣效果沒有得到體現(xiàn)。19日，碧匯泉公司將兩個污泥調(diào)理的液位都增加到2.6米，生產(chǎn)4板泥后，調(diào)理池內(nèi)污泥液位下降到0.5米，說明采用HQ-220與原來相比可增加進泥量20%以上，19日曝氣時間為2小時，曝氣結束后取泥樣抽濾，濾液沒有變化，所得泥餅含水率沒有差別，說明曝氣沒有作用效果。20日在與19日相同調(diào)理量下，曝氣時間延長至3小時，曝氣結束后取泥樣200ml抽濾，濾液量為100ml，增加量達到10%，泥餅含水率下降到53%，說明曝氣發(fā)揮了作用，21日在與19日相同調(diào)理量下，曝氣時間為4小時，曝氣結束后取泥樣200ml增加到105ml，抽濾，濾液增加量達到15%，泥餅含水率下降到50%，說明曝氣發(fā)揮了更好作用。22日在與19日相同調(diào)理量下，曝氣時間為5小時，曝氣結束后取泥樣抽濾，濾液增加量達到15%，泥餅含水率下降到50%，說明曝氣作用效果與21日相同。實驗表明，化學曝氣調(diào)理與工廠原來的調(diào)理方法相比，板框壓濾機工作效率提高了33%，污泥濾餅含水率降低了10%。
汩羅市國禎水處理有限公司污水處理量達到5萬立方每天，由于污泥脫水設備只有2臺250平方米的壓濾機，所用污泥調(diào)理劑使得壓濾機每天進泥量只有80多立方米，未能及時處理水處理產(chǎn)生的污泥，由于排泥不及時，造成污泥曝氣池濃度過高，達到7500mg/L，甚至10000mg/L以上，降低了污水處理效率，也降低了污泥活性，采用污泥調(diào)理劑HQ220替代聚氯化鋁和聚丙烯酰胺，并使用化學曝氣調(diào)理方法，壓濾機進泥量達到120立方米，污泥每天處理量增加了33%以上，可有效降低曝氣池的污泥濃度，提高污水生化處理效率，由于污泥能夠及時處理，污泥活性好，污泥更易脫水。該技術不但適應于夏天的污泥調(diào)理，更重要的是，該技術在冬天溫度較低時能克服化學藥劑調(diào)理效果差，污泥脫水困難的問題。2020年，我國污泥處理量達到9000多萬噸，十四五期間，污泥處理處置問題更加突出，本技術的突破對污泥處理處置行業(yè)具有非常重要的現(xiàn)實意義。
項目技術負責人簡介：晏永祥，湖南碧匯泉環(huán)保科技有限公司首席專家，長沙理工大學凈水與凈水材料新技術研究所所長、高級工程師，碩士研究生導師。中國化工學會無機酸堿鹽專業(yè)委員會鋁鐵鹽專家，湖南省環(huán)保行業(yè)水處理專家，湖南省環(huán)境治理行業(yè)領軍人物、先鋒人物和環(huán)保人物，長沙市高新區(qū)高層次“555”人才，主要從事功能性高分子材料、環(huán)保水處理劑和污泥處理處置的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化研究工作，主持建設了國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模最大的鋁鐵鹽水處理劑生產(chǎn)科研基地，主持了多項污泥處理處置項目，獲得污水與污泥處理相關專利18項，出版專著 1 部，參編十三五高等學校教材《水污染控制工程》，主要代表論文《高有機質(zhì)污泥深度脫水處理關鍵技術產(chǎn)業(yè)化研究》。（文/晏永祥、賈妍）
