污泥浓缩试验研究
摘要：采用加压和减小排水路径的方法对污泥进行了浓缩试验研究，得到了沙网柱直径及所加压力对污泥浓缩效果影响的关系。试验结果对未来污水厂的设计和现有污水厂的改进有一定的指导作用。
关键词：加压；污泥浓缩；沙网柱
1 前言
随着我国经济建设的飞速发展，人们生活水平逐步提高，城市规模不断扩大，生活污水排放量日益增加，城市污水处理厂也相应增多。这固然对解决我国水污染问题有着积极的作用，但污泥的有效处理和处置问题仍需深入研究。污泥浓缩效率的高低和浓缩效果的好坏直接影响污泥处理成本。污泥中所含的水分大致可分为［1,2］：空隙水、毛细水、吸附水和内部水。在压力作用下有效去除部分水，可以减小污泥体积，减轻后续构筑物和处理单元的压力。为此笔者设想出该试验，以从唐山市西郊污水处理厂浓缩池出来的污泥进行了浓缩试验研究，以期获得预期结果。
2 试验方法
2．1试验装置
试验装置简图如图1所示，下端钻孔排水，设一阀门控制排水条件。加压罐内径为100 mm, 高为450 mm。另外还需要分析天平、干燥箱、水浴锅和蒸发皿等仪器。
2．2试验污泥
试验污泥取自唐山市西郊污水处理厂。该厂浓缩池的出泥沉降性能良好，污泥基本稳定。
2．3测试方法及试验步骤
按照排水途径和所加压力的不同逐次进行试验，记录实验数据，并进行比较。
A：取泥样20 L。
B：做好加压罐内准备工作。罐内放好承托层，滤砂及沙柱；投加絮凝剂，装满污泥。
C：加压，维持一定压力，同时记录时间。
D：出水在每分钟少于40滴时停止加压，并记录时间。
E：待压力减为零时开盖取泥样。
F: 处理试样，并测定处理前后污泥含水率，计算含水率差。将60 mL蒸发皿编号后放进烘箱内，以105℃～10℃的温度烘2 h至恒重，取出后放入干燥器内冷却0.5 h，用万分之一分析天平称重，记录重量Ｗ1；再把约20 mL污泥加入蒸发皿，称重并记录重量Ｗ1+Ｗs，用恒温水浴锅蒸干；然后放入105℃～110℃的烘箱内烘2 h，取出放入干燥器内冷却0.5 h，用万分之一天平称重，并记录重量Ｗ2。将所得数据代入下式，并计算含水率：
3 试验现象
为了提高对污泥浓缩的效率，达到顺利排水的目的，加压罐底部采用多孔排水。当无沙柱时，泥水只向下排放；当中间加入沙柱时，可以看到排水路径大大减小，滤沙以上的含水沿沙柱多了径向排放。表明此次污泥浓缩效果好。
4试验结果分析
4．1沙柱对试验结果的影响
由表1数据可知无沙柱时泥样处理前后含水率差值（ΔP）为0.07%～0.18%，时间为14 min～25min，排水路径大而且单一，故浓缩效果不明显。加直径21.6 mm的沙网柱时，泥样处理前后含水率差值（ΔP）变为0.45%～0.61% ，时间为17 min～28 min，时间有所减短，并且污泥效果比没有沙柱时要好得多；当加直径30.1 mm的沙网柱时，泥样处理前后含水率差值（ΔP）为0.45%～0.66% 时间明显减少为15 min～18 min。可见减小排水路径可增强压缩效果，有利于污泥浓缩。
4．2
加入絮凝剂的目的是使固体颗粒快速聚集。由表2中数据可以看出不加絮凝剂时泥样处理前后含水率差值（ΔP）为0.34%～0.65%；当试验过程加入5‰的絮凝剂时，泥样处理前后含水率差值（ΔP）变为0.68%～0.75%，处理效果明显变好；当加入10‰的絮凝剂时，含水率差值（ΔP）与加入量5‰时差不多，但是形成的颗粒较大，容易堵塞或无法达到预定的压力。考虑絮凝剂自身成本和实际压力可达到的情况，所以投加量一般控制在3‰～5‰。
4．3压力对试验结果的影响
增加压强可以强制水快速穿过滤层，加快过滤速度，减少过滤时间。然而，增加的压强过大，会使处理水将滤层破坏，发生穿滤现象，达不到滤层对处理水的过滤效果。因此，结合试验条件，选用0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa三个压强值做试验，其它试验条件不变。数据如表3。
由表3数据可以看出压强值为0.4 MPa时含水率差最大为0.13%；当压强为0.6 MPa时含水率差最大的为0.66%；然而在相同情况下加压为0.8MPa 时，由于水大量迅速排出，污泥发生穿滤现象，滤料没有达到过滤效果。基本加不上压，无法达到预定压力，试验失败。
5 结论
笔者设想出该试验，采用加压和减小排水路径方法对污泥进行了浓缩试验研究，得出下列结论：缩短排水距离及增加压强后，处理后的污泥体积大大减小，从而提高了污泥脱水的效率。本次试验使用的滤砂是沉砂池处理后的砂，可以调配级配；使用后考虑滤砂和泥饼一起处理，解决了沉砂池沉砂问题。另外试验选择的絮凝剂是阳离子型聚丙烯酰胺，如随着技术的发展，可以找到一种代替它的更廉价的絮凝剂，则该技术的效益更加值得关注。
参考文献：
［1］张自杰．排水工程（第四版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2000．338-352．
［2］宋晓明，杨健，刘庄泉．污泥动态沉降试验研究［J］．环境科学与技术，2004，27（3）：12-13．
［3］章非娟．水污染控制工程实验［M］．北京：高等教育出版社，1988．137-42．
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