卧螺离心机污泥脱水絮凝剂的选择

来彦彬

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

卧螺离心机污泥脱水絮凝剂的选择

来彦彬

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

针对污水处理厂絮凝剂招标，通过实验室大量小试按照一定的评分标准综合评价，筛选出一部分溶解性能好，絮凝效果甚佳的药剂进行上机实验，并在小试中确定离心机最佳配药浓度为2.0‰。从出泥量、出泥含水率、滤液中的悬浮物等多个方面进行比较，为最终的药剂比价招标提供数据参考。

卧螺离心机；絮凝剂；烧杯实验；上机

城市污水处理厂在生化处理过程中会产生大量的剩余污泥，这些污泥是含水丰富带负电荷，并能形成较稳定的胶体混合液。通过多年来的研究和实践证明应用有机高分子絮凝剂对污泥进行脱水调质处理能够有效的减少污泥数量，改进污泥脱水性质，便于污泥运输和进一步的处置。有机高分子絮凝剂的作用原理为胶体颗粒和悬浮物颗粒与高分子化合物的极性基团或带电荷基团作用，颗粒与高分子化合物结合，形成体积庞大的絮状沉淀物。因为高分子化合物的极性或带电荷的基团很多，能够在短时间内同许多个颗粒结合，使体积增大的速度快，因此，形成絮凝体的速度快，絮凝作用明显。可以认为凝聚作用是颗粒由小到大的量变过程，而絮凝作用是量变过程达到一定程度时的质变过程[1]。有机高分子絮凝剂相对分子质量大，架桥吸附能力强，网捕性能较好且具有用量少效率高，受pH、共存盐类及温度影响较小的优点。一般在污水处理厂多选用阳离子聚丙烯酰胺（PAM）作为絮凝剂脱水。但是阳离子聚丙烯酰胺有很多型号，这就需要根据污水处理厂的具体情况选择合适的型号。（达力）银川第四污水处理厂设计为氧化沟工艺技术，日处理污水能力为10万吨，但随着城市的扩增，目前日处理能力达到12万吨以上。污泥脱水处理是污水厂正常运行的关键步骤，每天有500多吨含水率为98.81%的湿泥需要处理为含水率低于80%的泥外排。这些湿泥有机质含量高达62%左右，处理前没有重力浓缩池。为污泥脱水增加了难度。该厂采用的是卧螺离心机处理污泥，由于泥的特殊性，在絮凝剂药物的选择上需要考虑的因素就要多一些。为了更好的与实际生产相结合，且能降低生产成本。公司会对絮凝剂进行招标。招标前就需要经过大量的实验室小试选择出絮凝效果良好的药剂型号，然后再上机实验。对实验结果综合评价。为招标提供相应的数据支持。

1 实验装置

1.1 实验药品

选用阳离子聚丙烯酰胺（PAM）。分别由国内和国外的不同厂家提供适合离心机使用的不同型号的样品。

1.2 实验仪器

85-2型恒温磁力搅拌器、HACH2100浊度仪、Sartorius含水率测定天平、Sartorius天平。NOXON卧螺离心机两台、NOXON Dry絮凝剂制备系统一套，Seepex污泥泵两台。

1.3 实验用泥

采集新鲜的未经重力浓缩池的污泥备用。第四污水处理厂日常接纳的污水以生活污水为主，COD约为419 mg/L，悬浮物约为287 mg/L，总氮约为48.25 mg/L。氧化沟中污泥浓度约为5.2 g/L，有机质含量约为62%。

2 实验步骤

2.1 实验室小试

所有样品有专人编号，实验者盲试。统一在实验室进行小试，初筛药品。一共有18个小样，选择烧杯对倒实验方法统一测试。

2.1.1 配制药剂 量取400 mL自来水放到磁力搅拌器上，调整搅拌器的转速为100 r/min左右。称取0.4 g药剂加入水中，搅拌约45 min。此溶液浓度为2.0‰。以相同的方法分别再配制1.5‰、2.5‰不同浓度的溶液。在配制过程中观察絮凝剂溶解状态。

2.1.2 烧杯实验 采四厂新鲜进泥250 mL，加入10 mL配制好的药品溶液，将两个烧杯进行对倒。观察絮凝剂絮凝速度、絮凝抱团情况并测定滤液体积和浊度（上层清液的透明度）等项目做综合评分。最终发现2.0‰的浓度最合适。

2.2 上机中试

取小试前8名进行实验。所有药品重新编号。实验者还是盲试。称取一定量的絮凝剂配制，药物在配药馆中搅拌45 min，调整离心机转速和速差，在实验期间保持平稳。通过SP3000模拟屏控制泥流量、药流量等参数，以达到良好的出泥效果。中试时以出满一车泥为标准，计算单耗。

2.3 综合判定选型

根据前面两个实验结果结合药剂生产厂家的报价综合评价。选择出性价比高的药剂用于生产。

3 结果和讨论

3.1 PAM烧杯实验结果分析

去掉5个不絮凝的样品，剩余的样品按照下面的评分标准进行综合评定。

评分标准：上清液≥190 mL得0分，180 mL～189 mL得1分，170 mL～179 mL得2分，160 mL～169 mL得3分，＜160 mL得4分。

浊度：＜10 NTU 得 0分，10 NTU～15.0 NTU 得 1分，15.1 NTU～20.0 NTU 得 2 分，20.1 NTU～25.0 NTU得3分，＞25.1 NTU得4分。

抱团次数：≤4次得0分，5～6次得1分，7～8次得2分，＞8次得3分。

抱团与破碎次数差：＞6次得0分，0～5次得1分，＜0次得3分。

泥水分离程度：分离好0分，不好1分。

抱团程度：紧密0分，一般1分，松散2分。

溶解性：完全0分，少量不溶或形成小絮团1分，大量不溶2分。按分数由低到高排序，实验结果（见表1）。

3.1.1 药物浓度的初选 配制不同浓度的药剂进行实验，发现1.5‰浓度下的药剂要达到理想的絮凝效果需要加入的药量就会增加很多，可是实际生产中的配药系统不能配制出所需的药剂量，在生产上会造成药剂不能满足供应的情况出现。而2.5‰的浓度药剂溶解情况欠佳，有大的絮团生成。烧杯对倒实验时絮凝体表面有药剂。且药剂消耗量大。所以选择2.0‰的浓度。虽然实验室的实验条件和实际的生产条件有着很大的差距。但实验室的实验结果对生产还是具有一定的指导作用。尤其在配制浓度的选择中更具有优势。小试所用时间较短，配制快，也不会造成浪费，更不会影响生产。如果配药浓度过低，污泥絮凝效果很差，污泥在离心机的剪切力作用下不会成团，以泥浆的形式流出，不能很好的将污泥脱水。配药浓度过高又会增加药耗，成本增加；还会堵塞输药管道和药泵，延误生产。

3.1.2 溶解性的观察 在污水处理厂，絮凝剂一般是以水溶液的形式与污泥混合，反应达到絮凝效果。因此絮凝剂溶解状态就是一个重要的环节。烧杯实验观察，如果无肉眼可见的颗粒物或者凝胶团，基本上就可以判断溶解性能的优劣。由表1可知：不同型号的药剂溶解性差距较大。实验结果显示2.0‰的浓度用于污泥脱水效果最合适。

3.1.3 絮凝效果的比较 通过表1的实验结果发现每个药物与污泥反应后形成絮凝体的速度，上清液的体积和浊度、絮凝体的团块大小都一样，因此可以依据这些判断絮凝效果的好坏。在实验结束后根据上表的结果选出排名靠前的8种药剂进行上机实验。

3.2 上机实验的结果和分析

上机实验主要考察各种型号的阳离子聚丙烯酰胺对污泥的脱水性能，单吨药耗等。脱水性能主要包括脱水后泥饼的含水率以及滤液中的悬浮物（SS）等。通过这些参数确定脱水效果佳且经济合理的药剂型号。在上机过程中有两种型号的药剂出泥效果不佳停止上机实验。有六种药剂完成实验过程，结果（见表2）。

由表2可知，在同一浓度下不同的药剂脱水性能迥异。针对表中的检测数据进行相应的分析。

3.2.1 离心机转鼓转速和速差 离心机在脱水过程中当进泥浓度变化时，转鼓和螺旋的转差和扭矩会自动跟踪调整，所以不设专人操作。离心机转鼓转速加快，作用在污泥上的离心力也会相应增加，提高离心沉降速度，污泥含水率也会相应降低[2]。但是转速也不是无限制增大，实验发现，离心机转鼓转速在2 080 r/min～2 200 r/min运行效果最佳。速差是指离心机的转鼓转速和螺旋转速之差。速差决定着污泥在转鼓内停留时间，直接影响污泥的含水率。实验中发现该离心机速差维持在2.67～4.46污泥含水率很好。

表2 不同絮凝剂上机实验污泥处理量和药剂单耗比较

3.2.2 聚丙烯酰胺的阳离子度和相对分子质量的影响阳离子度是指阳离子聚丙烯酰胺的阳离子电荷密度，离子度决定了絮团的紧密度，含水率。实验中还发现离心机对药剂的相对分子质量有一定要求，小相对分子质量的絮凝剂在离心机剪切力的作用下会破碎。实验结束后根据厂家提供的药剂检验报告，发现离心机适合相对分子质量相对较大的，1 000万～1 200万的药剂效果佳，阳离子度不需要很高的药剂，45%～50%的均可。钱青等[3]通过模拟离心机实验状态，控制搅拌速度达到所需要的线速度，模拟出高剪切力环境进行相关实验，实验发现相对分子质量为1 200万的阳离子药剂比相对分子质量为800万的耐剪切，而且用量少。

3.2.3 其他因素 考虑到实验时四厂氧化沟的污泥浓度比较高，每个运行员工对离心机的掌控度不一致，在不影响生产的前提下，在实验过程中对离心机本身的参数调节不多。但选用一定半径的出水堰板对絮凝剂耗用量和污泥处理量至关重要。出水堰板直径越小，则干污泥的絮凝剂耗用量越少，絮凝剂的污泥处理量越多[4]。

运行员工的工作态度也是一个重要的影响因素，四厂的配药系统从配药过程到出泥有很多环节需要操作人员细致观察，不同药剂的密度不一，一定时间内出粉量不同，配药浓度和最终的药剂消耗存在差异。进泥流量对结果也有影响，进泥含水率高流量就大，出泥中还要据此调整进泥的流量。

4 实验结论

卧螺离心机应用于污泥脱水中需要多因素的匹配，絮凝剂的型号、配药浓度、离心机转鼓转速和速差、进泥含水率、进泥流量等多种参数优化组合才能达到理想的效果。通过小试确定出最佳配药浓度为2.0‰。上机实验中发现相对分子质量1 000万～1 200万，且阳离子度45%～50%的药剂出泥效果较好。以这些实验数据为依据，可以选择药耗低和出泥效果好，含水率低且价格适宜的药剂用于生产。既节约成本又提高生产效益。当然，在实际生产过程中还要调整好工艺参数，因污泥厌氧的情况下絮凝效果很差而且和药剂无明显关系。提高员工的素质也是一个重要的环节。北方地区一年四季温度变化明显，还要实时根据气候状况合理调节。使脱水状况达到最佳。

［1］ 张光华.水处理化学品制备与应用指南［M］.北京：中国石化出版社，2003.

［2］ 张伟华.卧式螺旋离心机在污泥脱水中的运行控制［J］.环境与发展，2011，23（11）：42-43.

［3］ 钱青，卢彦俊，陈一琳.有机高分子絮凝剂动态絮凝的模拟研究［J］.绿色科技，2011，（11）：175-176.

［4］ 陈剑，刘露莹.污泥脱水用离心机的絮凝剂耗用量调试研究［J］.中国给水排水，2012，28（9）：97-100.

我国“人造太阳”装置创世界新纪录

国家大科学装置-全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（EAST）近日实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录。这一重要突破标志着，我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面将继续引领国际前沿。

记者5日从中国科学院获悉，东方超环是世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置，对国际热核聚变试验堆（ITER）计划具有重大科学意义。由于核聚变的反应原理与太阳类似，因此，东方超环也被称做“人造太阳”。

作为当前世界上规模最大的国际科技合作项目，ITER计划是人类探寻未来高效清洁能源的重要途径。ITER计划将建造、运行一个可持续燃烧的托卡马克型聚变实验堆，以验证聚变反应堆的工程技术可行性。

中科院合肥物质科学研究院EAST团队介绍，实现稳态长脉冲高约束等离子体运行是未来聚变堆亟待解决的关键科学问题。EAST具有类似ITER的先进技术，未来五年内将是国际上唯一有能力开展超过百秒时间尺度的长脉冲高约束聚变等离子体物理和工程技术研究的实验平台。

（摘自宁夏日报第21201期）

Selection of dehydration flocculant for slurry centrifuge

LAI Yanbin
（Taliworks（Yinchuan）Wastewater Treatment Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Aiming at the bidding of flocculant in sewage treatment plant,a large number of small experiments in the laboratory were evaluated according to certain scoring criteria,and some of the agents with good dissolving performance and good flocculation effect were screened and the centrifuge was determined in the small test.The optimum concentration of dispensing was 2.0‰.From the mud volume,mud moisture content,suspended solids in the filtrate and other aspects of comparison,for the final drug bidding to provide data reference.

decanter centrifuge；flocculant；beaker test machine；on board

TE992.2

A

1673-5285（2017）07-0144-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.034

2017－05-27

来彦彬，女，工程师，生物化学与分子生物学硕士研究生，主要从事污水监测工作，担任达力（银川）污水处理有限公司质检部第二化验室主任，邮箱：truelaiyb@163.com。