一种污泥脱水药剂的应用及研究

鲁长炜

（河钢乐亭钢铁有限公司动力部，河北 唐山 063000）

污泥中常常含有多种有机物，包括机械油类、脂类、腐殖酸、菌藻残渣等等。因其含有大量的亲水基团，从而造成不容易脱水。一般通过投加石灰、PAC、PAM的办法对其进行调质处理，增进其脱水性能。

本文提供一种用于污泥脱水的含有高炉脱硫灰药剂及其制备和使用方法。药剂配置方案如下：高炉脱硫灰1-5份，聚合氯化铝1-5份，聚丙烯酰胺1-2份。聚丙烯酰胺为阴离子或阳离子型，添加量为污泥质量的0.1-5%；聚合氯化铝添加量为污泥质量的0.1-2%。用于污泥脱水的含有高炉脱硫灰药剂的制备时浓度控制如下：高炉脱硫灰悬浊液浓度控制在10～15wt%范围，PAC溶液浓度控制在15～20wt%范围，PAM溶液浓度控制在0.5～1.5wt‰范围。

高炉脱硫灰药剂的使用方法，将高炉脱硫灰药剂分别配置成溶液，先将高炉脱硫灰悬浊液加入污泥浓缩池，搅拌1～12h，然后加入PAC、PAM溶液，搅拌5～60min。

用于污泥脱水的含有高炉脱硫灰药剂的制备组分中，加入聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝（PAC），脱水效果更明显，用途更广，不仅适用于生活污水的市政污泥脱水，而且适用于钢铁、化工、印染等领域的污泥脱水。

1 基础物质及作用

1.1 石灰和石膏在污泥脱水中的作用

石灰可以降低污泥中结合水的比例，从而改善污泥的压缩性系数、降低污泥比阻，从而提高污泥滤水性，减少滤饼含水率。其作用原理为。

（1）降低污泥的压缩性系数。压缩性系数高的污泥在过滤压力下泥饼会变形，导致其间的毛细管管径缩小，水分难以通过。通过向污泥中投加一些骨架物，可以改善污泥的压缩性能。常用的有石灰、细煤渣、粉煤灰、石膏粉、蔗渣等。这些物质在泥饼的形成过程中，作为泥饼的骨架增加泥饼的硬度，从而使水易于从泥饼中出来，同时也容易从过滤介质上剥落。

（2）改变污泥性能。污泥来自于沉淀池的排泥，由于絮凝沉淀工艺过程中，使用了聚合氯化铝，使污泥中含有大量的铝盐。石灰的加入使污泥中的铝黏土变成了钙-铝黏土。钙-铝黏土易于聚集成团，这些黏土团粒，继续聚合成聚合状土粒，呈针状分布在泥饼中，使泥饼坚固，易于脱水。

（3）减少结合水。石灰的加入，大大提高了污泥的PH值，使污泥中的氢氧化铝转变成铝酸钙，从而减少了污泥中的结合水。

（4）和腐殖酸结合，破坏蛋白质和酶。石灰和蛋白质结合，可以使蛋白质变性；和酶结合，可以使酶失活；从而破坏细胞结构，使细胞内的水变成游离水。同时，石灰可以和污泥中的腐殖酸结合形成多网格状结构，增强滤饼强度。

石膏可以改变污泥性能，其原理为：石膏可以与污泥中少量的活性二氧化硅和氢氧化铝反应，形成水化产物钙钒石、硅酸钙、单硫型硫铝酸盐等。该水化产物不断填充空隙并相互搭接促进结构不断地致密。针状的结晶通过分子力和化学力把各种颗粒结合起来形成坚硬的致密体，污泥表面不断的溶解形成Al2O42-、SiO32-离子，这些离子和Ca2+、SO42-作用形成钙钒石、水化硅酸钙等。他们表现出很好的凝胶性能，有利于污泥脱水。

1.2 高炉脱硫灰的成分

高炉脱硫灰是高炉半干法脱硫的产物，其主要含有未反应的石灰，反应生成的亚硫酸钙和硫酸钙（石膏），还有碳粉、氧化镁、氧化亚铁等其他杂质。其中的石灰和石膏都可以作为污泥调理剂使用，从而使高炉脱硫灰用于污泥调理成为可能。

在污泥调理中用高炉脱硫灰取代石灰使用，每公斤高炉脱硫灰可以替代0.3～0.9公斤的生石灰粉。根据具体成分不同，替代比不同，按实验确定的比例，结合污泥浓缩池的容积，确定高炉脱硫灰悬浊液、PAC溶液、PAM溶液总量，具体时间和污泥性质有关，通过实验确定，并通过生产实践校正。

1.3 高炉脱硫灰用于污泥脱水的方法

高炉除尘灰，配制成10～15wt%的悬浊液；PAC：配制成15～20wt%的溶液；PAM：配制成0.5～1.5 wt‰的溶液。

处理污泥中，药剂与污泥质量比例：高炉脱硫灰溶液1-5%，聚合氯化铝溶液1-5%，聚丙烯酰胺溶液1-2%，污泥：88～97%，先投入高炉脱硫灰悬浊液，搅拌1～12小时，投入溶解好的PAC、PAM溶液搅拌5～60min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：①采用的高炉脱硫灰是高炉半干法脱硫的产物，原来作为废弃物堆积，占用了大量的土地；在大风天气，随风飞散，造成扬尘，污染空气和土壤；雨天，其中含有的石灰又会溶解于雨水中，造成水的PH值升高，污染附近的水体和土壤，作为污泥调理剂使用，减少了固废的排放，有利于环保。②在污泥调理中，高炉脱硫灰取代石灰来使用，一般每公斤高炉脱硫灰可以替代0.3～0.9公斤的生石灰粉。3、可以改变污泥性能，从而改善污泥的压缩性系数、降低污泥比阻，从而提高污泥滤水性，减少滤饼含水率。4、本方法既减少了资源的消耗，又降低了成本。

2 案例分析

（1）实施例1。某钢铁厂水处理中心：全厂废水汇集到水处理中心，在高密度沉降池澄清，清水送后续处理，污泥排到泥浆池，加石灰和PAC调理后，用板框压滤机压榨，泥饼送料场回用。原污泥调理方案：由每吨泥（干基）石灰粉1260克，PAC45克；阳离子PAM 3克。

调整后污泥调理方案：每吨污泥（干基）高炉脱硫灰3270克，配制成浓度 15wt%的悬浊液，搅拌6小时；PAC40克，配制成浓度15wt%的溶液，搅拌20min；阳离子PAM3克，配制成浓度1.0wt‰的溶液，搅拌30min；污泥滤水性良好，全系统每天可节约高钙石灰粉756公斤。

（2）实施例2。某钢厂废水厂：各系统排水，包括生活污水，汇聚到集水池，经斜管沉淀池分离，清水过沙滤，然后经后续处理回用；斜管沉淀池排出的污泥在污泥浓缩池浓缩，除去部分水，用压滤机压成泥饼。原污泥调理方案：由每吨泥（湿泥，污泥浓度20～30%）生石灰粉460克，PAC 260克，阳离子PAM15克。

调整后污泥调理方案为：每吨泥（湿泥，污泥浓度20～30%），高炉脱硫灰1060克，配制成浓度12wt%的悬浊液，搅拌4小时；PAC260克，配置成浓度15wt%的溶液，搅拌30min；阳离子PAM15克，配制成浓度1.0wt‰的溶液，搅拌30min；污泥滤水性良好，全系统每天可节约高钙石灰粉260公斤。

（3）实施例3。某煤化工厂焦化废水污泥脱水：焦化废水经生化处理后，进入沉淀池，沉淀池排出的污泥用带式压滤机脱水。原污泥调理方案：由每吨泥（湿泥，污泥浓度10～20%）生石灰粉630克、PAC420克、阴离子PAM24克。

调整后污泥调理方案为：高炉脱硫灰1320克，配制成浓度10wt%的悬浊液，搅拌3小时；PAC420克，配置成浓度15wt%的溶液，搅拌30min；阴离子PAM24克，配制成浓度1.5wt‰的溶液，搅拌30min；污泥滤水性良好，全系统每天可节约高钙石灰粉440公斤。

（4）实施例4。某钢铁联合企业：集焦化、烧结、炼钢、炼铁、轧钢的联合企业，综合废水经絮凝沉淀，清水送深度处理，污泥用板框压滤机压榨，回收利用。污泥调理方案：由每吨泥（湿泥，污泥浓度12～26%）生石灰粉550克、PAC260克、阴离子PAM22克。

调整后污泥调理方案为：高炉脱硫灰730克，配制成浓度12wt%的悬浊液，搅拌12小时；PAC260克，配制成浓度20wt%的溶液，搅拌5min；阴离子PAM22克，配制成浓度0.5wt‰的溶液，搅拌25min；污泥滤水性良好，全系统每天可节约高钙石灰粉660公斤。

（5）实施例5。某浆粕厂，制浆黑液经生化处理后，经沉淀池分离，合格水回用，部分排放；泥浆调理后用板框压滤机压榨，泥饼送锅炉烧掉。污泥调理方案：由每吨泥（湿泥，污泥浓度10～20%）生石灰粉560克、PAC370克、阳离子PAM15克。

调整后污泥调理方案为：高炉脱硫灰1340克，配置成浓度15wt%的制浊液，搅拌1小时；PAC360克，配制成浓度15wt%的溶液，搅拌60min；阴离子PAM15克，配制成浓度0.8wt‰的溶液，搅拌60min；污泥滤水性良好，全系统每天可节约高钙石灰粉370公斤。