污水处理厂污泥脱水性能指标测试分析

周章华 曹艳峰 袁 莉

(上海友联竹园第一污水处理投资发展有限公司，上海 200137)

脱水性能系指污泥脱水的难易程度。不同种类的污泥，其脱水性能不同;即使同一种类的污泥，其脱水性能也因来源而异。衡量污泥脱水性能的指标主要有两个，一个是污泥的比阻(R)，另一个是污泥的毛细吸水时间(CST)。为了探寻R和CST之间的关系对它们进行了研究。

1 比阻简介

1.1 比阻的定义及原理

污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是:单位质量的污泥在一定压力下过滤时，在单位过滤面积上的阻力。污泥比阻愈大，污泥脱水性能愈差。实验中采用真空过滤法(抽真空造成介质两面压力差)，实验装置如图1所示。

1.2 比阻的测定步骤

1)测定污泥的含水率，求出其固体浓度C0;2)配制混凝剂，将混凝剂按计算好的比例投入污泥中进行搅拌，对污泥进行调理;3)在布氏漏斗上放置滤纸，用水润湿，并使其紧贴漏斗底部，将100 mL污泥样均匀倒入漏斗内的滤纸上，静置一段时间，直至漏斗底部不再有滤液流出。该段时间一般约为2 min;4)开启真空泵至额定真空度(一般为380 mm Hg)时，开始记录滤液体积，每隔10 s记录一次，直至真空破坏为止。如果真空长时间不破坏，则过滤20 min后即可停止。该过程中应不断调节控制阀，使真空度保持恒定;5)关闭阀门，取下滤饼，并从其中取出部分泥样，测定其含固率C;6)将记录的过滤时间t除以对应的滤液体积V，以t/V为纵坐标，V为横坐标，所得曲线斜率为b;7)计算比阻。计算公式如下:

其中，R为比阻，s2/g;P为压力，g/cm2;A为滤纸面积，cm2;μ为水的粘度，取1.005 g/(cm·s);w为过滤单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体质量，g/cm3，计算公式:

2 CST简介

2.1 CST的定义及原理

毛细吸水时间(Capillary Sunction Time，简称CST)是这样定义的:污泥在吸水滤纸上渗透一定距离所需要的时间。“一定距离”根据使用不同的毛细吸水测定仪(CSA)而有所差异。CST越小，污泥脱水性能越好。

毛细吸水仪的构成主要由上下两块透明的聚乙烯或聚丙烯塑板，一个圆形(圆槽式CSA)或矩形(矩形槽式CSA)套管，一张滤纸，三个安装在上面一块塑料板上的电触头和一个电算自动计时器组成(基本构造如图2所示)。当污泥进入套管后，污泥中的水分就通过滤纸向四周散开，形成一个湿圈，当湿圈扩展到第一个电触头时，电讯号产生，计时开始，直到湿圈继续扩大并至少接触到另两个电触头(这两个电触头与圆中心等距当中的一个)时，电讯号中断，计时结束。这时，计时器所显示的时间即为CST。

2.2 CST的测定步骤

1)取100 mL待测污泥按计算好的投配比投加药剂，搅拌至污泥发生絮凝，并混合均匀;2)将仪器连接好，把滤纸从一侧贴底插入，然后将有电极的盖板盖在滤纸上，使电极和滤纸接触，轻压。过大的压力可能导致滤纸磨损;3)根据污泥性质选择过滤漏斗直径。容易过滤的污泥选择1 cm的漏斗，增加渗透的时间;比较难过滤的污泥选择1.8 cm的漏斗。本研究采用直径1.8 cm的漏斗;4)将漏斗插入电极塞，旋转漏斗，缓缓轻压，让滤纸受力均匀;5)按下重启按钮，检查计数器读数为0;6)把污泥注入漏斗，污泥量以与漏斗口齐平为宜。如果CST测试结束，而漏斗中没有污泥或者只有污泥小块，则测试需要重新进行;7)记录CST。当重启系统后，CST数值将消失;8)拿起电极塞，取下漏斗，拿走滤纸，用棉纸清洁各部件，水分完全擦拭干净。重复上述步骤测试下一样品。

3 实验内容

3.1 实验仪器

比阻测定采用的是上海江科实验设备有限公司生产的PJK02型污泥比阻测定装置，真空压力35.5 kPa～70.9 kPa，实验过程中设定在 35.5 kPa。

CST测定采用的是英国Triton公司的CST污泥毛细吸水时间测试仪。该仪器有两个漏斗，一个是直径1.8 cm的漏斗，还有一个是直径1 cm的漏斗。清水渗透过直径1.8 cm的漏斗需要4 s，通过直径1 cm的漏斗耗时10 s，测试中采用了直径1.8 cm的漏斗，即污泥的CST要大于4 s才是有效数据。

3.2 实验结果

实验过程中选用了浓缩污泥和脱水污泥两种污泥进行。对两种污泥在不同的加药量下的R和CST进行比较分析，考察R和CST的相关性及适应性。

3.2.1 浓缩污泥测试

图3为浓缩段污泥的R和CST比较结果，可以看到随着加药比的提升R逐渐减小，表明污泥脱水性能逐渐变好;但是CST的值随着加药比提升逐渐增加，表明污泥脱水性能愈来愈差，结果与R正好相反。

3.2.2 脱水污泥测试

图4为脱水段污泥的R和CST趋势比较，可以看到随着加药比的提升，R和CST表现出一样的变化趋势。在加药比低于2‰时，随着加药比提升，污泥脱水性能略有变差，之后随着加药比提升，污泥脱水性能愈来愈好。

图5为R和CST的相关性曲线，可见R和CST显著相关(R2=0.967 9)。对于脱水污泥，R和CST均可有效衡量污泥的脱水性能。

4 结果分析

4.1 定义上对比分析两项指标

从定义上看，R和CST是衡量污泥脱水性能的两个不同的指标。R是反映污泥过滤性能的综合指标，表示污泥脱水的难易程度，R越大，脱水性能越差。CST反映了污泥中自由水的过滤性能，表示污泥脱水速度的快慢，CST越大，脱水性能越差。

4.2 测试过程上对比分析两项指标

从测试过程上看，R的装置较为复杂，测试步骤较多，测量的参数较多，计算较为复杂，测试时间长，装置移动不方便，而且排放计量管中的过滤液时，要先将计量管上方的漏斗取下后，才能将计量管中的过滤液倒掉，实验效率低，且零部件容易损坏。

相对而言CST测定简便，测定速度快，测量参数单一，无需计算，结果直观，携带方便。

此外，由于R的测定过程复杂，过程中受人为因素干扰较大，测定结果的重现性较差。对比之下，CST的测定结果要稳定得多。

4.3 应用条件上对比分析两项指标

从实验结果上看，CST在指示浓缩段污泥的脱水性能的结果与R正好相反，不适合用于浓缩段污泥的脱水性能指示。分析其原因，可能是因为浓缩污泥含水率高，自由水充足，加入PAM药剂反而增加了水的粘稠度，阻碍了扩散。

但是在指示脱水污泥时，CST和R变化趋势一致，并且极显著相关。对于脱水污泥，R和CST均能有效衡量污泥的脱水性能。

因此在衡量污泥脱水性能时，对于浓缩段污泥建议还是采用R作为衡量指标。对于脱水污泥，虽然R和CST均能很好的指示污泥脱水性能的优劣，但是CST测定更加简便快捷，可以作为优先选择。

5 结语

1)R和CST在测定浓缩污泥时的变化趋势差别较大，没有很好的相关性。在考察浓缩污泥脱水性能时，建议采用R可作为参考依据。2)R和CST在测定脱水污泥时的变化趋势一致，且结果极显著相关，在考察脱水污泥脱水性能时，R和CST均可作为参考依据。3)相比较而言，CST的测定简便，受人为因素影响较小，结果重现性较好，因此CST是较好的衡量脱水污泥脱水性能的指标。

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