超声波联合化学调理改善污泥脱水性能研究及应用

文_冯力 北控（杭州）生态环境投资有限公司

为了促进污泥脱水技术提高，实现深度脱水目的，对超声波联合化学调理改善污泥脱水性能进行研究，为基于超声波联合化学调理的污泥脱水方法开发以及应用提供有力参考依据。

1 试验场地

此次试验中所使用到的污泥均来自某污水处理厂，为常见种类污泥，其主要为生化污泥。本试验所用污泥的含水率在95%～97%，浓缩后的污泥直接静力压至本试验装置。

2 主要试验仪器及检测方法

本试验主要设备及材料清单如表1所示。

表1 超声波联合化学调理改善污泥脱水性能试验仪器表

利用以上仪器设备进行比阻测定、毛细吸水测定、污泥含水率测定以及水质指标检测。

3 过滤性能测试分析

超声时间对过滤性能的影响：取含水率97.6%浓缩后污泥，在功率100～500W范围内，对比超声作用时间的影响，测试结果如表2所示。

表2 不同超声时间下污泥过滤体积（ml）

经数据分析，单独进行超声后（不对污泥进行调理），超声起到相反的作用影响了污泥的过滤性能，此外，功率增加会影响污泥的过滤性能。较长的超声时间20s，过滤性能明显不如未超声的试验组，较短时间4s，又会存在较大操作误差，因此最佳过滤性能建议选择6～10s，作为超声的较佳作用时间。

在以上测试基础上进行单独PAM调理及超声+PAM对过滤性能的影响测试分析，取含水率95.25%浓缩后污泥，先进行单独PAM调理的试验，试验结果如表3所示。

表3 单独化学调理后污泥过滤体积

再进行先超声后PAM调理的相关试验，对比超声作用的影响，结果如表4所示。

表4 超声波联合化学调理后污泥过滤体积

综上表所述可以发现，单独采用PAM调理污泥后的过滤性能在加药量2.65～3.65kg/tDS范围，都具有较好的过滤性能；而进一步提高PAM投加量后，过滤性能出现下降趋势。增加超声后，同样在2.65～3.65 kg/tDS范围，具有较好的过滤性能。

取含水率95.85%浓缩后污泥，先采用功率200W超声10s，然后用PAM+FeCl3调理，保持FeCl3投加量不变，改变PAM加药量，对比PAM的影响，结果如表5所示。

表5 不同PAM投加量下过滤性能对比

综上表所述，可以发现，FeCl3投加量固定在100 kg/tDS，PAM投加范围在2.4～3.15kg/tDS，都能具有较好过滤性能，验证了超声波联合化学调整技术适用于污泥脱水，可以有效改善污泥脱水效果。

表6 压滤后泥饼含水率对比表

试验结果显示，化学调理仅采用PAM调理，在未使用超声或者联合超声调理，最终压滤后泥饼实测含水率均在70%附近，无法达到60%以下，超声波联合FeCl3与PAM共同调理，FeCl3投加量80kg/tDS，PAM投加量2.4kg/tDS，最终压滤后泥饼含水率均在58%附近，具有较好的脱水效果。以此完成超声波联合化学调正改善污泥脱水性能研究以及应用。

4 结论

目前市政污水厂污泥脱水后，含水率要求达到60%以下，往往需要大量的调理药剂，其中石灰的理论药耗值为150～200kg/tDS，三氯化铁（30%）的理论药耗值为100～200kg/tDS，PAM的理论药耗值为3～5kg/tDS。以本污水厂为例，通过强化污泥调理方式的管控手段，不投加PAM药剂，主要调理药剂用量：石灰的药耗值为160kg/tDS，三氯化铁（30%）的药耗值为100kg/tDS。通过本课题的研究，在超声波的作用下，可以有效减少调理药剂的使用量，并可使污泥脱水后的最终含水率达到60%以内，在超声波的物理破坏下，以少量的电耗30～40kWh/tDS，可以达到一定的碳源补充效果。具体效果如下：药剂减量：石灰160kg/tDS，三氯化铁（30%）20kg/tDS；药剂增量：2.4kg/tDS阳离子PAM；污泥体积减量（对比不超声试验组）2.1%；上清液COD增加150mg/L。通过过滤小试试验，能够判别出过滤效果不佳试验组，如单独超声、超声+三氯化铁等，但无法有效判别调理药剂以及超声对于脱水性能的直接影响；如超声+PAM或超声+三氯化铁+PAM，需要进一步通过中试装置（高压隔膜板框）脱水后，才能得知超声及调理药剂的直观影响。

5 结语

本文对超声波联合化学调理改善污泥脱水性能及应用进行了研究，采用测试的方法对超声波联合化学调理改善污泥脱水性能进行了测试。经过对测试数据分析发现，超声波联合化学调理具有良好的污泥脱水性能改善效果，此次研究为超声波联合化学调理技术在污泥脱水方面的应用提供了有力的参考依据。