阴离子聚丙烯酰胺对净水厂污泥浓缩性影响的试验研究

2021-10-15张怡然

供水技术 2021年4期

曹政，张怡然，赵宇，王峥，苏静，马娇

(1.天津泰达水业有限公司，天津300457；2.天津泰达津联自来水有限公司，天津300457)

常规给水处理过程中产生了大量的含泥废水[1]，直接排入水体会对环境造成影响。净水厂的污泥处理已成为目前亟待解决的问题，污泥浓缩效率的高低和浓缩效果的好坏也直接影响污泥处理成本乃至整个净水厂的运行成本[2-3]。将有机高分子絮凝剂用于污泥处理非常普遍，其中应用最广泛的是聚丙烯酰胺(PAM)[4]。笔者对天津市某净水厂不同处理单元的排泥水进行PAM投加的小试及生产性试验，考察污泥浓缩效果的改善情况，以期为后续净水厂污泥浓缩池的改造及污泥预处理的方法设计提供理论依据。

1 试验部分

1.1 净水厂污泥处理流程和取样点

天津市某净水厂含泥水主要包括沉淀澄清环节的排泥水以及滤池的反冲洗水，各路含泥水在污泥泵房的储泥池沉淀，经过滗水器过滤后的上清液输送到调节池，沉淀后的底泥经排泥管排放至厂外集中处理，其污泥处理流程如图1所示。污泥泵房储泥池有南、北两座，每天上午分别进行曝气防止污泥板结。

图1 某净水厂污泥处理流程 Fig.1 Flow chart of sludge treatment of one waterworks

1.2 试验方法

1.2.1小试

取天津市某净水厂斜管沉淀池泥车排出的泥水和污泥泵房储泥池曝气后混合均匀的泥水,进行PAM投加的小试。考虑到PAM投加后，国标对PAM单体的检测有限值要求，因此选择阴离子PAM进行试验。向排泥水中投加不同浓度的阴离子PAM溶液后，在TA6-2程控混凝试验搅拌仪上以40 r/min的转速搅拌5 min，观察污泥沉降情况，同时记录沉降时间。沉降结束后用吸管将上清液吸出，至泥层即将被吸起为止。下层泥水摇匀后取样，检测含水率。

1.2.2生产性试验

在污泥泵房南侧储泥池曝气过程中进行投加PAM的生产性试验，投加浓度由小试确定，观察污泥沉降情况并与北侧储泥池进行对比。在污泥泵房底泥外排过程中，分别从南、北储泥池排泥管中取不同排泥时长时的泥水，检测含水率。

1.3 检测项目与方法

浊度: 分光光度法，HACH 2100N 型浊度仪；含水率：重量法，《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T 221—2005)。

2 结果与讨论

2.1 小试结果

小试过程中，观察两种含泥水投加不同浓度阴离子PAM溶液后的污泥沉降情况，记录沉降时间，结果见表1。

表1 不同PAM投加量下的沉降时间Tab.1 Settling time under different PAM dosages

经检测，斜管沉淀池泥车排出的泥水和污泥泵房储泥池曝气后的泥水含水率分别为99.9%和99.6%，下层泥水的含水率见表3。

表3 不同含泥水投加PAM后的含水率Tab.3 Water content of different sludge water after adding PAM

由表2和表3可知，两种含泥水投加阴离子PAM后，污泥沉降效果明显改善。随着阴离子PAM投加量的增大，沉降效果越来越好。污泥泵房储泥池曝气后的泥水经投加PAM沉降后，下层泥水的含水率随PAM投加量的增大有所降低。阴离子PAM是水溶性的高分子聚合物，其分子链中含有一定数量的极性基团，能通过吸附水中悬浮的固体颗粒使粒子间架桥，或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，因此可以加速悬浮液中粒子的沉降，应用于含泥水处理时，有非常明显的加快污泥沉降、促进污泥浓缩的效果[5]。

结合检测结果，建议向污泥泵房储泥池内投加0.2 mg/L阴离子PAM溶液进行生产性试验。

2.2 生产性试验结果

在污泥泵房南侧储泥池曝气过程中投加0.2 mg/L阴离子PAM进行生产性试验。南侧储泥池曝气前上清液浊度平均为2.40 NTU，投加阴离子PAM沉降2.5 h后上清液浊度平均为2.06 NTU，此时北侧储泥池上清液浊度平均为400 NTU，曝气后已沉降4 h。第二天早上8:30，南、北侧储泥池上清液浊度分别平均为1.86和2.17 NTU。

南侧储泥池投加阴离子PAM，南、北两侧储泥池均完成污泥沉降后，在污泥泵房底泥外排过程中，分别从南、北储泥池排泥管中取不同排泥时长下的泥水检测含水率，结果见表4。

表4 储泥池排泥水的含水率Tab.4 Water content rate of sludge water from sludge storage tank

生产性试验结果表明，储泥池曝气后的泥水投加PAM后，沉降效果明显变好，沉降速度加快。回流至调节池的上清液浊度降低，作为生产用原水的水质变好，可适当降低后续处理成本。投加PAM后，排泥管内的排泥水含水率随排泥时间的延长而提高。与未投加PAM的排泥水对比，刚开始排泥时的含水率更低，排泥2 min后的含水率更高，说明污泥浓缩性提高。此外，投加PAM后使得排出污泥的浓缩性提高，因此可以考虑适当缩短每个排泥管的排泥时间，减少排泥水量，实现节能减排。