常胜孙锦程张耀宗，*

(1． 华北理工大学建筑工程学院，河北唐山063000; 2． 唐山城市排水有限公司，河北唐山063000)

长期以来，我国城镇水源的短缺和污染已经影响了人们的生活。污水处理量的增长，使得剩余污泥量随之增加[1]。由于剩余污泥的含水率高而不易脱水，通常情况下向剩余污泥中加入絮凝剂[2,3]。但是絮凝剂的投加量不易控制，投放过多造成资源浪费；过少污泥的脱水效果不理想[4]。在污水处理的过程中，一般将产生的滤后液通过污水管道排入污水厂预处理工序的初沉池，从而提高初沉池的沉淀效果。将会使得后续生化工序的脱氮除磷工序缺乏碳源。

该改造工艺是将脱水机对污泥脱水后产生的含有大量絮凝剂的部分滤后液用泵输送到浓缩池，滤后液中的絮凝剂与污泥进行絮凝，加快浓缩池中的污泥沉降速度，提高进入生化反应系统的碳源，同时充分利用了滤后液中的絮凝剂为污泥处理节省投资和应用成本。

1 污泥浓缩的工艺改进

1.1 污泥调质的机理

污泥颗粒一般较小，且常因带负电荷而相互排斥。固体颗粒因表面存在具有较强水分子吸附的极性基团，进而促进污泥中固体颗粒形成稳定的胶体分散系[2]。目前向污水处理中加入絮凝剂是一种常用的方法。阳离子CPAM的中和作用促使污泥微颗粒能够凝聚形成较大颗粒絮体，使污泥颗粒脱稳凝聚。高分子CPAM具有使污泥颗粒快速沉降形成絮体与滤后液中原来的絮体成絮团的吸附架桥作用，这种作用不仅会引起混合液中的颗粒产生“网捕”的效应，还可以让剩余污泥在重力作用下充分的浓缩[5,6]。

1.2 某污水处理厂的工艺改造

某污水处理厂剩余污泥处理流程如下：剩余污泥的含水率为99.3%，剩余污泥经过重力连续辐流浓缩池浓缩含水率为97.5%。使浓缩后的剩余污泥进入带式压滤机同时加入絮凝剂，出泥含水率低于80%，且污泥脱水滤后液返回初沉池。改造前剩余污泥处理流程如图1所示。

该处理厂对原来的工艺进行了改造，在污泥脱水滤后液直接返回到污水预处理工艺路线基础上。增加将污泥脱水后产生的含有大量絮凝剂的部分滤液用潜污泵输送到浓缩池中，使滤后液与剩余污泥充分的混合。其改造工艺流程如图2所示。

2 污泥的沉降试验

2.1 试验药剂和仪器

本次试验所用剩余污泥取自某污水处理厂二沉池。药品为阳离子型聚丙烯酰胺CPAM。试验所需的主要器具有：1 000 mL量筒4个、1 000 mL烧杯4个、电子计时器1个、塑料桶2个、直尺1个。

2.2 沉降试验

对作为化学调质剂的脱水机滤后液进行沉降试验。分别向A，B两个量筒中加入剩余污泥，取1 000 mL的剩余污泥加入到量筒A中，取900 mL剩余污泥和100 mL脱水机滤后液加入到量筒B中。其中量筒A作为空白对照组(剩余污泥)，B作为试验组(调质污泥)。同理分别向C,D两个量筒中加入剩余污泥，取1 000 mL的剩余污泥加入到量筒C中，取700 mL剩余污泥和300 mL脱水机滤后液加入到量筒D中。其中量筒C作为空白对照组(剩余污泥)，D作为试验组(调质污泥)。

搅拌均匀静置，开始计时并记录4个量筒内污泥的沉降体积。初期每隔2 min记录一次泥水分界面的高度，30 min后每隔10 min记录一次液面高度，2 h后每隔30 min记录一次液面的高度，连续测量4 h，共做4组试验，将试验测得的数据取平均值后绘制成曲线如图3，图4所示。

取30%的滤后液静沉3 h去除上清液后测量C组、D组的污泥含固率，如表1所示。

表1 沉降试验3 h含固率

通过分析表1得出，调质污泥的含固率要大于普通剩余污泥的含固率，加入滤后液可以提高污泥的含固率。由计算可得经过浓缩后的污泥体积比为V调∶V剩=4∶5，所以将脱水机滤后液加入浓缩池中理论上可以使浓缩后的污泥体积减少20%左右。

2.3 试验结论

通过分析图3,图4中所示的图形可以得到，剩余污泥的体积在浓缩的过程中分别会在110 min和120 min的时候产生一个波峰，产生波峰的原因是由于污泥在沉淀池中的停留时间过长，污泥进行发酵所引起的污泥体积的增加。调质污泥的波峰产生的原因和剩余污泥一样，产生的时间分别为100 min和50 min，滤后液的加入使产生波峰的时间提前了10 min和70 min。并且由图3，图4对比可以得出加入10%滤后液在210 min的时候才达到的沉降比32.33%。然而加入30%滤后液在100 min时候就达到了最优的沉降比30.86%,所以滤后液最佳的配比是30%。考虑到保障系数1.3，故最佳浓缩时间为130 min。分析上述沉降试验得到滤后液的加入使泥水分离速度加快，缩短污泥浓缩的时间，降低污泥浓缩后的体积。

3 经济社会效益

该污水处理系统通过改善泥水分离的效果，减少污泥的产量，降低污泥含水率，进而减少城镇污水处理厂的处理负荷[5]。最大限度的减少污泥的浓缩时间，发挥城市污水处理在美化城市、科学研究等方面的环境和社会效益。为“文明唐山”贡献力量，为以后的相关改造提供技术支撑，具有良好的经济效益和社会效益。

将改造后污水处理工艺所得数据与改造前比较。虽然剩余污泥量增加，但滤后液的加入缩短了污泥浓缩时间，提高了污泥的含固率。使得进入污泥处理系统的污泥体积比改造前减少了1/5。改造前后每吨干污泥所需絮凝剂量(简称吨耗药量)见表2，改造后的吨耗量比原来平均降低了0.22%左右。

表2 滤后液技术改造前后吨耗药量比较

如果干泥量按全年13 500 t算，则污水厂每年可节省絮凝剂12.68 t，絮凝剂的价格按3万元/t计算，由计算可得可节约38.04万元。

整体的改造包括设备和土建其费用为7万元，由于改造需将滤后液引入浓缩池中，所以增加1台潜污泵，泵的功率为3 kW·h，流量50 m3·h，按当地电价0.66元计算，每天工作15 h，则每年的电费约10 840元。可得每年可节约费用约为29.96万元。

4 结语

1)污泥脱水机产生的滤后液中含有大量的絮凝剂，将脱水机滤后液引入浓缩池，充分利用了滤后液中的絮凝剂，减少絮凝剂的使用量，降低了生产成本。

2)滤后液的加入提高了泥水分离的速度，改善浓缩池的浓缩效果，缩短了污泥沉淀的时间。另一方面提高了进入生化反应系统的碳源。

3)将脱水机滤后液引入浓缩池技术在某污水处理厂改造成功，具有较大地推广应用前景。在节能构筑物容积和脱水机处理效果方面具有较高的应用价值和推广价值，为企业的污泥处理节省投资和应用成本。