生活污水厂剩余污泥化学调质药剂的比选-

1、Comparison and Selection of Citizen Wastewater Sludge Chemical ConditionersTANGJia-li 1,GUOGao-fei 1,YUGuang-ping 1,2,YUANM ing-zhe 1,2,LIUJian 1,YUEXiu 1(1.Shenyang Institute of Automation ,Guangzhou ,Chinese ,Academy of Sciences ,Guangzhou 511458,China ;2.Shenyang Institute of Automation ,Guangzho

2、u ,Chinese ,Academy of Sciences ,Shenyang 110016,China Abstract :With the increasing of sludge quantity and the improvement of requirement in sludge dewatering,chemical conditioning is researched and applied more and more extensively in recent years.Impacts on the dewatering efficiency of citizen wa

3、stewater sludge were studied on the basis of the addition of some organic and inorganic conditioners.The evaluation indexes were including Capillary Suction Time (CST ,water content of sludge cake and the cost of the conditioners,and finally,the best conditioner was selected.After the conditioning,t

4、he CST of sludge was obviously decreased,and the content of sludge cake from the plate and press filter was also decreased from 95.1%to less than 50%with low cost.Key words :Wastewater sludge ;Conditioning ;CST ;Water content ;Cost生活污水厂剩余污泥化学调质药剂的比选唐嘉丽1,郭高飞1,于广平1,2,苑明哲1,2,刘坚1,岳秀1(1.广州中国科学院沈阳自动化研究所分所

5、,广东广州511458;2.中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016摘要:近年来,随着污水处理率的提高,污泥产量逐年增加,对污泥脱水的要求也日益提高,为改善污泥脱水性能,化学调质被越来越广泛的研究和应用。以污泥毛细吸水时间(CST 、机械脱水泥饼的含水率以及加药成本为指标,考察了几种有机和无机调质药剂对生活污水厂剩余污泥脱水性能的影响,并最终确定了最佳的调质药剂。通过大量试验筛选,含水率95.1%左右的剩余浓缩污泥经加药调质后CST 明显减小,再经板框压滤最终泥饼含水率可降至50%以下,且加药成本较低。关键词:剩余污泥;调质;毛细吸水时间;含水率;成本中图分类号:X7文献标识码:B 文

6、章编号:1674-4829(201206-0025-03近年来,在国家节能减排和积极的财政政策作用下,全国各城市大力建设污水处理厂,污水处理率大大提高,但随之也产生了大量的剩余污泥。这些污泥含水率高达95%99.5%1,体积庞大,且难以脱水。目前污水处理厂常用的带式压滤机和离心脱水机通常只能将污泥含水率降低至80%左右,污泥呈半固态,运输过程中极易泄漏产生二次污染。2010年12月6日,环保部污染防治司发布关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知,其中规定:“污水处理厂以贮存(即不处理处置为目的将污泥运出厂界的,必须将污泥脱水至含水率50%以下”。这对污泥处理提出了更高的要求,对于机械脱水

7、工艺来说,需要通过设备改进或者污泥调质处理来提高最终的脱水效果。但单纯的设备改进不能从根本上破解污泥脱水瓶颈,而污泥调质可以显著改善污泥脱水性能,因此得到了广泛的研究。污泥调质方法有化学调质、热调质、冷冻调质、超声波以及微波调质。相比而言,化学调质成本较低,且设备简单,因此研究和应用最为广泛2-3。表征污泥脱水性的参数有污泥比阻(SRF 和毛细吸水时间(CST ,刘欢等4研究发现,SRF 与CST 具有较好的相关性,但CST 相比SRF 测定简便且重现性好,而污泥脱水含水率则是表征污泥脱水效果的最直观指标,加药成本则是体现工艺经济效益的指标,因此收稿日期:2012-09-03基金项目:国家自然

8、科学基金(61004051,61034008.作者简介:唐嘉丽(1984-,女,湖北随州人,硕士,助理工程师,主要从事污水污泥处理研究工作.第25卷第6期2012年12月环境科技Environmental Science and TechnologyVol.25No .6Dec .2012环境科技2012年12月图3粉煤灰投加量与CST 的关系10203050污泥C S T /s粉煤灰与污泥干基的添加比例/%最终选择CST 、脱水含水率以及加药成本作为调质效果的考察指标。本文选择了2种有机调质药剂:三羟基氨基甲烷(TRIS 和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB ,2种无机药剂:粉煤灰和氧化钙。所选

9、的2种有机药剂都属于表面活性剂,目前有较多研究认为表面活性剂可以有细胞破壁的效果;而所选的2种无机药剂来源广泛,成本较低廉。因此对这几种药剂调质效果的比较具有代表性和实际意义。以污泥CST 、机械脱水含水率及加药成本为指标,分别考察4种药剂对污泥脱水性能的影响,最终确定了最佳的调质药剂和工艺。1实验部分1.1实验材料三羟基氨基甲烷(TRIS (分析纯;表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB (分析纯;氧化钙,一级粉煤灰。实验所用污泥取自广州某污水厂浓缩污泥,含水率95.1%,有机质质量分数为35.66%,pH 值为7.1。1.2方法调质药剂筛选:取200mL 污泥放入500mL 烧杯中,分别

10、加入不同量的调质药剂,搅拌20min ,测定其CST 。污泥脱水性能试验:取50L 调质后的污泥,在0.7MPa 压力下泵入隔膜压滤机,进料完成后通入1.2MPa 的压缩空气。保压一定时间后停止通气,卸压,取出泥饼并取样分析泥饼含水率。2实验结果与讨论2.1调质药剂筛选(1有机药剂调质TRIS 具有溶解蛋白质及核酸的作用,因此本实验中尝试用作调理药剂,选择CTAB 则是许多文献中报导CTAB 可以作为污泥细胞破壁的调理剂,但通常添加质量高达污泥干基比例的30%5-6,从有机药剂加药成本出发,如此高的添加量不具有大规模应用的现实意义,因此本实验中主要考察其添加质量不超过1%时对污泥脱水性质的改善

11、情况。污泥中添加不同质量的TRIS 及CTAB 调质后CST 的变化分别见图1、图2。对比可以看出:将TRIS 加入污泥中反应一定时间后,污泥的CST 有增大的趋势,即污泥脱水性能恶化,说明TRIS 不适合用作污泥调质的药剂。表面活性剂CTAB 添加量较少(低于污泥干基质量的1%时,污泥CST 呈现先下降后升高的趋势,当CTAB 添加量为污泥干基质量的0.4%时,相对添加量较少且对污泥CST 有一定改善。(2无机药剂调质污泥中分别添加不同质量的粉煤灰及石灰后CST 的变化见图3、图4。添加粉煤灰以后污泥CST变化规律不明显,直到加入量达到污泥干基质量的50%时才略有下降。相比之下,单独用石灰调

12、质对污泥CST 改善情况非常明显,且当氧化钙单独添加质量比例为20%,污泥CST 最短。图1TRIS 投加量与CST 的关系图2CTAB 投加量对CST 的影响0.20.40.60.81.0污泥C S T /sTRIS 与污泥干基的添加比例/%8482807876747200.20.40.60.8污泥C S T /sCTAB 与污泥干基的添加比例/%26第25卷第6期样品性质压滤后含水率加入20%生石灰 48.501药剂类型CTAB 一级粉煤灰石灰市场售价与污泥干基的最佳投加比例/%0.45020吨干泥成本/元260140642.2机械脱水性能测试取4桶50L 相同的污泥,其中1桶为空白对照,

13、另外3桶分别向其中加入干基质量比例为0.4%的CTAB,50%的粉煤灰和20%的石灰进行调质,然后用小型隔膜压滤机进行脱水,最终获取的污泥饼含水率见表1。表1不同调质条件下污泥含水率从表1中可以发现,石灰调质效果最好,最终污泥饼的含水率最低,可以达到50%以下的脱水效果,泥饼图片见图5。实验中测定了污泥用添加比例为20%的石灰调质脱水前后上清液中溶解性COD 的变化情况,结果发现原始污泥溶解性COD 质量浓度为9mg/L ,而经石灰调质后压滤液中的溶解性COD 质量浓度为196mg/L ,增加了近20倍。分析原因石灰可以降低污泥的可压缩性,并且石灰溶于水后形成Ca(OH2显碱性,可以在一定程度

14、上破解污泥细胞壁,从而使污泥细胞的内部水得以释放,极大改善最终的压滤脱水性能。2.3加药成本分析对以上几种药剂的价格及投加成本进行了比较见表2,综合考虑投加量及对污泥脱水性的改善效果,单独投加石灰的相对成本也最低。表2不同药剂的投加成本比较3结论(1CST 、压滤脱水含水率以及加药成本3项指标综合可以作为筛选污泥调质药剂的较好依据,在CST 最低的情况下,脱水效果也较好,而同时考虑加药成本,则可以对经济效益进行评估,最终有助于筛选出调质效果较好,且成本较低的药剂;(2石灰单独调质可以明显改善污泥脱水性能,主要原因是可以降低污泥的可压缩性,且可以破坏污泥结构,有利于污泥中水分的释放;(3本实验目前只考察了单一调质药剂的效果,对于不同药剂组合还未涉及,下一步将不同药剂复合调质作为研究重点,以期降低单一药剂的投加量,进一步优化工艺和成本。参考文献1高健磊,闫怡新,吴建平,等.城市污水处理厂污泥脱水性能研究J.环境科学与技术,2008,31(2:108-131.2袁园,杨海真.污泥化学调理和机械脱水方面的研究进展J.上海环境科学,2003,22(7:499-507.3甘立友,周利,刘灵菊.给水厂污泥调质技术及其研究进展J.三峡环境与生态,2009,2(2:42-46.4刘欢,杨家宽,时亚飞.不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研