污水处理厂不同工艺的污泥脱水效能分析及其影响因素研究

王 晶

(山西省环境工程设计院，山西 太原 030000)

污泥实现减量的主要处理手段就是污泥的脱水处理工艺，所以污泥的脱水效果对污泥实现的减量程度具有直接影响。污泥的脱水处理效能跟处理工艺相关，不同的处理工艺所表现出来的处理效能不同，本文对工艺A2/O-MBR与A2/O脱水的过程加以分析，运用了统计学相关的分析方法，对上述两种处理工艺进行效果影响因素的分析，为污水集中处理厂今后污泥的脱水处理优化升级提供参考依据及宝贵经验[1]。

以对国内某污水集中处理厂工艺A2/O-MBR及A2/O污泥的脱水处理过程作为分析对象，对不同工艺分别进行污泥全年的产量、有机质、脱水絮凝剂使用量、脱水情况等特性分析，并使用统计学方法对不同污水集中处理污泥的泥质和脱水后效果以及影响原因进行分析[2]，并以此作为污水集中处理厂今后进行优化升级的基础依据。

1 工艺概况

本文中研究的工艺A2/O-MBR及A2/O相关信息数据由某污水集中处理厂提供，该污水集中处理厂的一、二期采用的都是A2/O工艺，一、二期污水沉淀池采用的都是德国生产的浓缩离心式脱水机，使用的絮凝剂型号为BASF8165。第三期开始使用A2/O-MBR工艺，使用的是奥地利ANDRITZ离心式脱水机，絮凝剂使用的是BASF8165。污泥脱水原理见图1。

在工厂运行期间，一、二期处理厂使用的脱水离心机为4备6用，三期使用的脱水离心机，2备4用，如此确保离心机能够轮流得到维护，并在维护时不会对污泥的脱水效果产生影响。

图1 污泥脱水原理

2 数据对比分析

2.1 污泥脱水情况分析

该厂一、二、三期污泥的脱水处理效果都表现出随着季节变化而发生变化的特性。总之，自6月至9月，以上两种处理工艺的脱水效果要比其他季节的脱水效果好。从气候上分析，这个时间段正值夏季，具有降雨量比较大，水温比较高的特点，这些特性对夏季污泥的脱水处理具有一定的影响。从数据信息上分析，本年度工艺A2/O-MBR与A2/O脱水的污泥水含量平均值基本维持在80%，而在1月至5月期间，一、二、三期脱水的污泥水含量均在80%以上[3]。通过统计数据对比整理看到，以上两种脱水工艺的污泥含水量变化都随着季节的变化而发生改变，具体表现在污水处理厂在夏季进行污泥脱水时效果更好，并且脱水污泥水含量低于80%，而其他季节脱水后的污泥水含量则有明显升高。

2.2 絮凝剂使用量消耗情况分析

根据污泥的脱水情况分析可知，以上两种污泥的脱水工艺性能都有着比较明显的季节性变化特性，故此，要保证污泥的脱水处理效果，使用的絮凝剂也需要符合其季节性的变化特征。统计可知，年度内上述两种污泥的脱水工艺与所消耗絮凝剂具有相同的季节性规律变化。

通过分析，上述两种处理工艺所需絮凝剂使用量在夏季较低，在其他季节有明显增加[4]。其中，在使用工艺A2/O的一、二期内，污泥的脱水所需絮凝剂全年投配率平均为7.5 kg·t-1，而且污泥的脱水用絮凝剂全年投配率变化不大。但在使用工艺A2/O-MBR的第三期内，污泥的脱水全年投配率平均为12.5 kg·t-1，而且污泥的脱水用絮凝剂全年投配率波动变化明显。特别是冬季使用工艺A2/O-MBR的第三期内，脱水泥饼的产出量有较大波动。在夏季及初秋时，上述两种污泥处理工艺所需絮凝剂使用量没有较大变化。导致这种状态的原因是因为MBR处理工艺比传统性污泥处理的阻力大很多，而且阻力增加至2倍～3倍。

2.3 能耗的相关分析

工艺A2/O-MBR及A2/O污泥的脱水处理主要是依靠消耗电力等能源完成，从图2统计数据可知，上述两种集中工艺处理中没有看到明显季节性的电力消耗变化，但就总体而言，使用工艺A2/O-MBR三期的耗电量在年度内各月份消耗情况均高于工艺A2/O的一、二期。结果显示，使用工艺A2/O-MBR需要负担的电力费用更大[5]。分析原因可知，这种差异是因为选择使用了两种不同工艺离心机的不同运行方式造成的。

图2 污泥脱水絮凝剂、电耗成本

3 影响污泥相关脱水性因素的分析

污泥相关脱水性同其本身所具备泥质的特性有着紧密的关系，污泥的泥质变化同进水的水质和污水集中处理的过程息息相关。利用冗余(RDA)分析有助于了解进水的水质和水量、污泥的泥龄和负荷以及工艺的运行和水质的相关参数等对污泥处理泥质及其脱水性的影响[6]。

RDA冗余分析相关进水的水质和工艺的运行等条件变量对污泥脱水性及其泥质重要性和显著性结果。检验显著性的结果表明各变量能否与污泥的泥质及脱水性有着紧密关联，检验重要性表现在变量对泥质及脱水性效果大小的影响。RDA冗余分析的结果显示，污泥SVE和水温、膜池MLSS和COD进水及SS进水在污水集中处理的不同工艺中置信度均为99%，与污泥的脱水性及泥质紧密相关；只在污泥龄为A2/O的工艺中表现得较为显著，而与处理污泥水量在A2/O-MBR工艺当中效果明显;在所有处理工艺中污泥的负荷表现均不明显。从重要性方面看，在工艺A2/O当中水温、污泥负荷及处理水量重要性不高，在工艺A2/O-MBR当中污泥龄及负荷的重要性不高。

综合来看，剔除污泥的负荷性变量后再进行RDA的检验分析，结果见图3。排序图RDA中用实箭头表示物种(变量响应)，空箭头表示环境生态变量(变量解释)，物种变量间、物种变量与环境变量间夹角余弦值代表了各变量之间的相关性。故此，物种的变量之间相互关联的关系显示，工艺A2/O与A2/O-MBR脱水的污泥中富含水、有机物及其絮凝剂三者间的投配比率为正相的关系。其一表示污泥所含的有机物是影响其脱水性的一个重要因素，其二表示虽然增加絮凝剂的投加量，污泥的脱水仍然比较难。所以，当污泥的泥质发生变化、脱水的性能开始变差时，使用增加投放絮凝剂的措施是不是能够节能减耗[7]，需要进一步的研究探讨。

图3 参数工艺、水质与脱水污泥要素RDA结果分析

在进行污水集中处理时，能够对污泥的脱水性产生影响的因素需要以进水的水质、污泥龄及负荷、工艺的运行以及水质的参数等条件加以分析。详情见表1。

其中，检验显著性特征是要解释不同变量对污泥的脱水性及泥质所带来的影响，检验RDA结果主要是证实水温、MLSS、SVI污泥、COD进水、SS进水在各种工艺中所表现出来的对污泥的泥质及其脱水性具有相关性的显著特征。污泥龄在工艺A2/O中表现出明显的相关性，在工艺A2/O-MBR中关系较小。处理的水量在工艺A2/O-MBR中相关性显著，在工艺A2/O中关联性不明显。在上述两种处理工艺中污泥的负荷没有相关性表现。总之，在工艺A2/O中，处理水温、水量以及污泥的负荷等变量因素不会对污泥的脱水性产生太大影响，在工艺A2/O-MBR中，污泥龄及负荷对污泥的脱水性没有较大影响[8]。

表1 工艺运行及水质参数

4 结语

综合来看，该污水集中处理厂使用工艺A2/O一、二期及工艺A2/O-MBR三期集中处理厂污泥的脱水情况都有明显的季节性改变，絮凝剂投放消耗量与季节性关系不大，采用工艺A2/O的一、二期使用絮凝剂投配率变化波动不大，在使用工艺A2/O-MBR三期时，絮凝剂使用投配率变化波动较大。上述两种处理工艺，工艺A2/O-MBR比A2/O消耗电力的成本要高，这表示在能源消耗上，工艺A2/O-MBR比A2/O要高出许多。通过上述两种处理工艺相关污泥的脱水性影响因素分析，其中影响工艺A2/O的主要因素有：MLSS曝气池、SVI污泥、污泥龄、SS进水及COD进水等；在工艺A2/O-MBR当中，影响的主要因素有：SVI污泥、MLSS曝气池、SS进水及COD进水、处理水温及水量等。此外，工艺A2/O与A2/O-MBR比较，工艺A2/O-MBR污泥的过滤性阻力相对较大。