基于南方某水厂排泥水处理的聚丙烯酰胺（PAM）应用研究

吕健

【摘 要】论文基于南方某水厂的水库的水质特点，结合实际排泥水污泥特性，从排泥水PAM反应机理、PAM实验室品种筛选、PAM实际应用等方面，系统介绍了实际工程中排泥水中PAM药剂选用方法。

【Abstract】Based on the characteristics of reservoir water quality in a water plant in south China and considering the actual sludge characteristics of the project site， the paper introduces the PAM reagent selection method in sludge water discharge of practical engineering from the aspects of on the PAM reaction mechanism， the section of PAM laboratory variety， and the practical application of PAM.

【关键词】聚丙烯酰胺（PAM）；排泥水处理；污泥回收率；泥饼含固率

【Keywords】PAM； treatment of sludge water； recovery rate of sludge； solid content of mud cake

【中图分类号】X703.5 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0129-02

1 引言

水厂的生产用水主要集中在沉淀池排泥水及濾池的反冲洗用水，二者水量最大能占到水厂总生产水量的7%左右。在水资源日益紧张的今天，节约用水显得愈发重要。另一方面，从基建投资、水厂日常生产能耗及环境保护方面来讲，处理利用好水厂排泥水也具有重要的工程及社会意义。

2 工程背景

项目给水厂位于中国南方某省省会城市，水源采用水库水，水质较好，所监测的各项指标基本可达到地表水Ⅱ类水质标准，个别指标达到Ⅲ类水质标准。水厂设计规模为40×104m3/d，一期建成，预留深度处理用地，其主要净水处理工艺采用常规传统工艺。同时工程针对项目水源水质特点，合理进行排泥水处理工艺，排泥水处理工艺：反应池及滤池→排水排泥池→污泥浓缩池→脱水机房→泥饼外运及滤后液排放。

3 排泥水PAM反应机理

在给水厂的排泥水处理中，为了改变污泥的稳定性，通常通过投加少量PAM来进行调质从而达到目的[1]。一般认为PAM的反应机理主要有三种：去水化作用、电中和作用及架桥作用。根据污泥性质及PAM类型的不同，主要反应机理亦有不同，但是无论在何种作用机理下，污泥调质的主要任务就是增大污泥颗粒尺寸，从而克服水合作用及电性互斥作用破坏污泥胶体粒子的稳定性。

4 PAM实验室品种筛选

不同的水源，不同的处理工艺，水厂的排泥水的污泥特性都有一定差别[2]。针对不同的污泥水，PAM类型从根本上影响着调质效果，因此有必要通过实际实验选用适合于某南方地区水库水的PAM类型。

PAM处理效果的好坏，主要可以通过两个方面来衡量：

①上清液的SS值；

②下层污泥的过滤性能。

4.1 上清液SS值测定

用8只洁净实验用瓶同一时间收集8份等量的某南方地区水库水排泥水浓缩污泥（取自同一处，含固率5.2%），用8种不同类型的PAM配置8份浓度皆为0.3%的PAM溶液，进行烧杯搅拌实验。经快速搅拌、慢速搅拌及静置沉降后，观察各烧杯中的絮凝情况及测定上清液SS值。通过实验发现实验结果如表1所示。

通过表1分析发现，对于该水源水阴离子、阳离子及非离子型PAM都能满足要求，这是由于该水源水质较好，排泥水中主要成分为无机物，有机物含量少。但是，即使都能适合，各品种之间的调理效果也存在区别，由以上分析可知，FO4650SH阴离子型最适合处理该水库水。

4.2 下层污泥的过滤性能

由于污泥调质的主要任务就是增大污泥颗粒尺寸，PAM调质效果越好，污泥颗粒尺寸越大，污泥的过滤性能越好。在各泥水样本总量（250ml）相同的情况下，分别加入浓度皆为0.3%的等量各品种PAM溶液，在经过相同的时间后，通过测定滤液量的多少来衡量污泥过滤性能的优劣。实验结果显示，各类型PAM调制后污泥的过滤性能由大到小为：J-1150>FA920PWG>C-97-310>FO4650SH>AN910SH>AN910PWG>LT25S >J-3450；一般而言，阳离子及非离子型的过滤性能强于阴离子。但是由于阳离子及非离子型PAM价格比阴离子型贵1倍，综合考虑PAM降解速度、过滤性能及价格因素，主要选用J-1150、FO4650SH型PAM进行对比分析。

5 PAM实际应用

5.1 J-1150阳离子型PAM

5.1.1 投加率实验

对实验样本按不同J-1150阳离子型PAM投加率进行实验，对每个样本的污泥回收率、泥饼含固率及分离水SS值进行测定。实验结果如下：①随着PAM投加率的增加，污泥回收率逐渐增加，但当PAM投加率达到一定值后，污泥回收率趋于某一极限最大值；②泥饼含固率不随PAM投加率变化而发生显著变化；③随着PAM投加率增加，分离水SS值逐渐降低， 同时当PAM投加率达到一定值后，分离水SS值达到某一极限最小值；④PAM 投加率在0.1%～0.16%干污泥时，效果最佳，此时，污泥回收率达到99%，污泥含固率能达到40%以上。

5.1.2 投加浓度实验

按同样方法对每个样本的污泥回收率及泥饼含固率进行测定。实验结果如下：污泥回收率及泥饼含固率都不随PAM投加浓度不同而发生显著变化。

5.2 FO4650SH阴离子型PAM

5.2.1 投加率实验

对实验样本按不同FO4650SH阴离子型PAM投加率进行实验，对每个样本的污泥回收率、泥饼含固率及分离水SS值进行测定，实验结果如下：①随着PAM投加率增加，污泥回收率、泥饼含固率、分离水SS值变化与J-1150型PAM变化基本一致；②FO4650SH阴离子型PAM 投加率在0.1%～0.13%干污泥时，效果最佳，此时，污泥回收率达到99%，污泥含固率能达到40%以上。

5.2.2 投加浓度实验

按同样方法对每个样本的污泥回收率及泥饼含固率进行测定。实验结果如下：污泥回收率及泥饼含固率都不随PAM投加浓度不同而变化。

5.3 二者对比分析

由以上二者关于该项目排泥水的投加量及投加浓度的实验结果发现，J-1150阳离子型PAM的投注率较FO4650SH阴离子型PAM大，这是由于阳离子的分子量较小，要形成较大的絮凝体，需要的阳离子PAM的量就相对较大。二者的相同点在于，PAM在开始投加时，上清液的SS值降低较快，但当达到一定值后，再增加投加量，其SS值并无明显降低。

在投加浓度方面，二者的稀释浓度不同，并不能影响污泥的回收率及泥饼的含固率。这说明在该地区的排泥水处理中，即使PAM投加浓度不同，但在投加总量一定的情况下，其排泥水的处理效果差别不大。

6 结论

①PAM能够有效地改善污泥的沉降及离心性能，从而使污泥的脱水效果更佳。

②针对该项目水源的水质特点，可以通过投加阴离子型（FO4650SH型）或阳离子型PAM（J-1150型）改善污泥脱水性能。

③通过投加0.1%～0.16%（干污泥）的阳离子型PAM或者0.1%～0.13%（干污泥）的阴离子型PAM都能使得项目的污泥回收率达到99%，泥饼的含固率达到40%，满足30%的设计要求。

【参考文献】

【1】邓慧萍，梁超，许建华. PAM 在给水厂排泥水处理中的调质作用及机理探讨[J]. 给水排水，2004，30（6）：31-33.endprint