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(xué)調(diào)理脫水仍是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法，污泥化學(xué)調(diào)理是指在污泥中加入一定量的化學(xué)藥劑進(jìn)行調(diào)理然后用脫水設(shè)備進(jìn)行過濾脫水的方法，常用的化學(xué)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(diǎn)是石灰為強(qiáng)堿性物質(zhì)，用量大，達(dá)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(qiáng)酸性物質(zhì)，腐蝕性強(qiáng)，其中的氯離子極易腐蝕金屬特別是不銹鋼，屬于危險化學(xué)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(diǎn)，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(jī)-無機(jī)復(fù)合物調(diào)理劑，可以單獨(dú)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(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)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(xué)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(jìn)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(xué)曝氣調(diào)理技術(shù)，即在利用污泥調(diào)理劑HQ-220進(jìn)行化學(xué)調(diào)理的同時對污泥進(jìn)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(yàn)表明，利用污泥調(diào)理劑HQ-220進(jìn)行化學(xué)調(diào)理的同時對污泥進(jìn)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(yīng)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(fù)壓吸附氧氣進(jìn)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(jìn)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(yàn)的純氧曝氣機(jī)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(jī)組總功率為15KW，試驗(yàn)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(jìn)行曝氣調(diào)理，該工廠的污泥脫水設(shè)備為兩臺過濾面積為250平方的隔膜壓濾機(jī)，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(yàn)的真實(shí)性，碧匯泉公司在不改變工廠生產(chǎn)時壓濾機(jī)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(jié)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(jī)進(jìn)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(jié)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(jìn)泥量20%以上，19日曝氣時間為2小時，曝氣結(jié)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(jié)束后取泥樣200ml抽濾，濾液量為100ml，增加量達(dá)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(jié)束后取泥樣200ml增加到105ml，抽濾，濾液增加量達(dá)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(jié)束后取泥樣抽濾，濾液增加量達(dá)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(shí)驗(yàn)表明，化學(xué)曝氣調(diào)理與工廠原來的調(diào)理方法相比，板框壓濾機(jī)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(dá)到5萬立方每天，由于污泥脫水設(shè)備只有2臺250平方米的壓濾機(jī)，所用污泥調(diào)理劑使得壓濾機(jī)每天進(jìn)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(dá)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(xué)曝氣調(diào)理方法，壓濾機(jī)進(jìn)泥量達(dá)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(shù)不但適應(yīng)于夏天的污泥調(diào)理，更重要的是，該技術(shù)在冬天溫度較低時能克服化學(xué)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(dá)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(shù)的突破對污泥處理處置行業(yè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)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(xué)凈水與凈水材料新技術(shù)研究所所長、高級工程師，碩士研究生導(dǎo)師。中國化工學(xué)會無機(jī)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(lǐng)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(shè)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(xiàng)污泥處理處置項(xiàng)目，獲得污水與污泥處理相關(guān)專利18項(xiàng)，出版專著 1 部，參編十三五高等學(xué)校教材《水污染控制工程》，主要代表論文《高有機(jī)質(zhì)污泥深度脫水處理關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究》。（文/晏永祥、賈妍）
