污泥濃縮試驗研究
摘要：采用加壓和減小排水路徑的方法對污泥進行了濃縮試驗研究，得到了沙網柱直徑及所加壓力對污泥濃縮效果影響的關系。試驗結果對未來污水廠的設計和現有污水廠的改進有一定的指導作用。
關鍵詞：加壓；污泥濃縮；沙網柱
1 前言
隨著我國經濟建設的飛速發展，人們生活水平逐步提高，城市規模不斷擴大，生活污水排放量日益增加，城市污水處理廠也相應增多。這固然對解決我國水污染問題有著積極的作用，但污泥的有效處理和處置問題仍需深入研究。污泥濃縮效率的高低和濃縮效果的好壞直接影響污泥處理成本。污泥中所含的水分大致可分為［1,2］：空隙水、毛細水、吸附水和內部水。在壓力作用下有效去除部分水，可以減小污泥體積，減輕后續構筑物和處理單元的壓力。為此筆者設想出該試驗，以從唐山市西郊污水處理廠濃縮池出來的污泥進行了濃縮試驗研究，以期獲得預期結果。
2 試驗方法
2．1試驗裝置
試驗裝置簡圖如圖1所示，下端鉆孔排水，設一閥門控制排水條件。加壓罐內徑為100 mm, 高為450 mm。另外還需要分析天平、干燥箱、水浴鍋和蒸發皿等儀器。
2．2試驗污泥
試驗污泥取自唐山市西郊污水處理廠。該廠濃縮池的出泥沉降性能良好，污泥基本穩定。
2．3測試方法及試驗步驟
按照排水途徑和所加壓力的不同逐次進行試驗，記錄實驗數據，并進行比較。
A：取泥樣20 L。
B：做好加壓罐內準備工作。罐內放好承托層，濾砂及沙柱；投加絮凝劑，裝滿污泥。
C：加壓，維持一定壓力，同時記錄時間。
D：出水在每分鐘少于40滴時停止加壓，并記錄時間。
E：待壓力減為零時開蓋取泥樣。
F: 處理試樣，并測定處理前后污泥含水率，計算含水率差。將60 mL蒸發皿編號后放進烘箱內，以105℃～10℃的溫度烘2 h至恒重，取出后放入干燥器內冷卻0.5 h，用萬分之一分析天平稱重，記錄重量Ｗ1；再把約20 mL污泥加入蒸發皿，稱重并記錄重量Ｗ1+Ｗs，用恒溫水浴鍋蒸干；然后放入105℃～110℃的烘箱內烘2 h，取出放入干燥器內冷卻0.5 h，用萬分之一天平稱重，并記錄重量Ｗ2。將所得數據代入下式，并計算含水率：
3 試驗現象
為了提高對污泥濃縮的效率，達到順利排水的目的，加壓罐底部采用多孔排水。當無沙柱時，泥水只向下排放；當中間加入沙柱時，可以看到排水路徑大大減小，濾沙以上的含水沿沙柱多了徑向排放。表明此次污泥濃縮效果好。
4試驗結果分析
4．1沙柱對試驗結果的影響
由表1數據可知無沙柱時泥樣處理前后含水率差值（ΔP）為0.07%～0.18%，時間為14 min～25min，排水路徑大而且單一，故濃縮效果不明顯。加直徑21.6 mm的沙網柱時，泥樣處理前后含水率差值（ΔP）變為0.45%～0.61% ，時間為17 min～28 min，時間有所減短，并且污泥效果比沒有沙柱時要好得多；當加直徑30.1 mm的沙網柱時，泥樣處理前后含水率差值（ΔP）為0.45%～0.66% 時間明顯減少為15 min～18 min。可見減小排水路徑可增強壓縮效果，有利于污泥濃縮。
4．2
加入絮凝劑的目的是使固體顆粒快速聚集。由表2中數據可以看出不加絮凝劑時泥樣處理前后含水率差值（ΔP）為0.34%～0.65%；當試驗過程加入5‰的絮凝劑時，泥樣處理前后含水率差值（ΔP）變為0.68%～0.75%，處理效果明顯變好；當加入10‰的絮凝劑時，含水率差值（ΔP）與加入量5‰時差不多，但是形成的顆粒較大，容易堵塞或無法達到預定的壓力。考慮絮凝劑自身成本和實際壓力可達到的情況，所以投加量一般控制在3‰～5‰。
4．3壓力對試驗結果的影響
增加壓強可以強制水快速穿過濾層，加快過濾速度，減少過濾時間。然而，增加的壓強過大，會使處理水將濾層破壞，發生穿濾現象，達不到濾層對處理水的過濾效果。因此，結合試驗條件，選用0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa三個壓強值做試驗，其它試驗條件不變。數據如表3。
由表3數據可以看出壓強值為0.4 MPa時含水率差最大為0.13%；當壓強為0.6 MPa時含水率差最大的為0.66%；然而在相同情況下加壓為0.8MPa 時，由于水大量迅速排出，污泥發生穿濾現象，濾料沒有達到過濾效果。基本加不上壓，無法達到預定壓力，試驗失敗。
5 結論
筆者設想出該試驗，采用加壓和減小排水路徑方法對污泥進行了濃縮試驗研究，得出下列結論：縮短排水距離及增加壓強后，處理后的污泥體積大大減小，從而提高了污泥脫水的效率。本次試驗使用的濾砂是沉砂池處理后的砂，可以調配級配；使用后考慮濾砂和泥餅一起處理，解決了沉砂池沉砂問題。另外試驗選擇的絮凝劑是陽離子型聚丙烯酰胺，如隨著技術的發展，可以找到一種代替它的更廉價的絮凝劑，則該技術的效益更加值得關注。
參考文獻：
［1］張自杰．排水工程（第四版）［M］．北京：中國建筑工業出版社，2000．338-352．
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［3］章非娟．水污染控制工程實驗［M］．北京：高等教育出版社，1988．137-42．
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