煉油廠剩余活性污泥脫水處理研究
對煉油廠剩余活性污泥進行脫水處理，確定了絮凝劑及其投加量，并考察了相關(guān)運行參數(shù)對污泥脫水效果的影響。結(jié)果表明，在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為25 mg˙L-1、操作溫度為40℃、污泥初始pH值為8˙0、快攪強度為170 r˙min-1、快攪時間為60 s、慢攪強度為50 r˙min-1、慢攪時間為8 min的最佳條件下，污泥的脫水效果明顯得到改善。在此條件下進行了多次實驗，泥餅的含水率均低于81˙63%。
含油污泥是指在原油開采、集輸、煉制等過程中產(chǎn)生的大量含油固體廢物，一般分為油田含油污泥與石油化工行業(yè)（主要是煉油廠）產(chǎn)生的含油污泥。含油污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲（卵）、重金屬、放射性元素及大量的苯、酚、蒽、苯并芘等難降解的有毒有害物質(zhì)，若直接排放，會污染周圍的土壤、水體和空氣[1],對人體造成危害。含油污泥已被列入《國家危險廢棄物目錄》中的含油廢物類，《國家清潔生產(chǎn)促進法》要求必須對含油污泥進行無害化處理。
石油化工行業(yè)的污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要來自隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥，統(tǒng)稱為“三泥”。長期以來，污水處理廠將“三泥”進行混合，濃縮處理。由于“三泥”的性質(zhì)差別較大、成分極其復雜，難于脫水，處理具有一定的難度[2,3]。為解決此問題，研究者根據(jù)“三泥”的特性進行了分別處理的研究工作。作者對剩余活性污泥進行脫水處理，確定了復配絮凝劑及其投加量，考察了實驗參數(shù)對污泥脫水效果的影響，確定了最佳處理條件，擬為實際應用提供技術(shù)支持。
1實驗
1˙1泥樣、試劑和儀器
泥樣取自某污水處理廠剩余活性污泥濃縮池中，呈黑色，有惡臭味，富含大量微小絮體，pH值為7˙16,含水率為99˙68%,不含油。
無機絮凝劑（2000 mg˙L-1），有機絮凝劑（1000mg˙L-1），鹽酸溶液（1 mol˙L-1），氫氧化鈉溶液（1mol˙L-1）。
XQY-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀，江蘇省江都市建華儀器儀表廠；真空抽濾裝置；AB204-S型分析天平，瑞士梅特勒；202V1型電熱恒溫干燥箱，上海優(yōu)浦科學儀器有限公司；PH211型酸度計，美國Hanna公司。
1˙2方法
（1）將盛有500 mL污泥的燒杯放入旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀中，進行浴熱，使污泥的溫度升高到預先設置的數(shù)值。
（2）在燒杯中投加聚合氯化鋁（PAC），快速攪拌一定時間；再投加陽離子聚丙烯酰胺（CPAM），慢速攪拌一定時間，之后，停止攪拌。
（3）取出燒杯，將污泥置入浸潤好濾紙的布氏漏斗中，真空抽濾8 min。
（4）取少量的泥餅置于表面皿上，放入恒溫干燥箱中，在105℃烘干至恒重，冷卻，稱重。先計算烘干前后泥餅的質(zhì)量，再計算泥餅的含水率。
1˙3檢測方法
泥餅含水率采用105℃干燥失重法測定。
2結(jié)果與討論
2˙1復配絮凝劑的篩選
有機高分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑的復合使用會強化“電中和”及“架橋”作用，從而大大降低絮凝劑的投加量，提高絮凝效能[4]。因此，利用實驗室現(xiàn)有的絮凝劑進行復配，并在操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強度為150 r˙min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r˙min-1、慢攪時間為6 min的條件下對復配絮凝劑進行篩選，結(jié)果見表1。
由表1可以看出，6#的處理效果最好，泥餅的含水率最低，水最清，絮體大而密實，沉速快。因此，選擇PAC+CPAM作為復配絮凝劑。
2˙2復配絮凝劑投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響
2˙2˙1PAC投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響在CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強度為150 r˙min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r˙min-1、慢攪時間為6 min的條件下，考察PAC投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖1。
由圖1可以看出，泥餅含水率起初隨PAC投加量的增大而下降；當PAC投加量為200 mg˙L-1時，泥餅含水率最低；當投加量超過200 mg˙L-1時，泥餅含水率反而升高。這是因為：無機絮凝劑投加到污泥中，會發(fā)生一系列水解和聚合反應，生成大量的羥基絡合物，水中的膠粒能夠強烈吸附水解與聚合反應的各種產(chǎn)物，被吸附的帶正電荷的多核絡離子能夠壓縮雙電層，并進行電中和作用，使污泥中膠粒的Zeta電位降低，從而使體系脫穩(wěn)，進而改善了過濾性能；但無機絮凝劑投加量過大時，過多的正電荷可能使顆粒表面帶正電，使體系復穩(wěn)，反而引起過濾性能的降低[5]。因此，PAC投加量以200 mg˙L-1為宜。
2˙2˙2CPAM投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響
在PAC投加量為200 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強度為150 r˙min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r˙min-1、慢攪時間為6 min的條件下，考察CPAM投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖2。
由圖2可以看出，泥餅含水率起初隨著CPAM投加量的增加愈來愈低；當CPAM投加量為25 mg˙L-1時，泥餅含水率最低；當CPAM投加量超過25 mg˙L-1時，泥餅含水率反而升高。這是因為[6~8]:陽離子絮凝劑在處理污泥時，具有正電荷中和、吸附架橋的雙重作用，隨著投加量的增加，促使了電荷中和、吸附架橋作用的進行，有利于絮體的形成和沉降，因而改善了污泥的脫水效果。但絮凝劑還有分散作用，當其用量過大時，大量的聚合物吸附在懸浮顆粒上將其包裹，在表面形成空間保護層，阻止吸附架橋作用的形成，使已經(jīng)形成的絮體重新分散，變成結(jié)構(gòu)松散的絮體，絮體中所含的水分難以去除，導致污泥脫水效果降低。因此，CPAM投加量以25 mg˙L-1為宜。
2˙3操作溫度對剩余活性污泥脫水效果的影響
在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、污泥初始pH值為7˙16、快攪強度為150 r˙min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r˙min-1、慢攪時間為6 min的條件下，考察操作溫度對剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖3。
由圖3可以看出，泥餅含水率起初隨著操作溫度的升高而降低；當操作溫度為40℃時，泥餅含水率最低；當操作溫度超過40℃時，泥餅含水率反而升高。這是因為：污泥溫度升高時，化學反應加快，水溶液粘度下降、凝聚分子擴散增加、絮體成長速度加快，同時水溫升高時，布朗運動加劇，增加了碰撞的機會，有利于污泥凝聚成較大顆粒，從而促進了絮凝和沉降；但污泥溫度過高時，化學反應過快，形成了細小的絮體，并且使絮體的水合作用加強，導致產(chǎn)生的污泥含水量高、體積大、難處理[9],反而使污泥的脫水效果降低。因此，操作溫度以40℃為宜。
2˙4污泥初始pH值對剩余活性污泥脫水效果的影響
用氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)污泥初始pH值，在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、快攪強度為150 r˙min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r˙min-1、慢攪時間為6 min的條件下，考察污泥初始pH值對剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖4。
由圖4可以看出，泥餅含水率起初隨著污泥初始pH值的增大而降低；當污泥初始pH值為8˙0時，泥餅含水率最低；當污泥初始pH值超過8˙0時，泥餅含水率反而升高。這是因為：在低pH值情況下，混凝過程具有相對較低的凝聚速度、較長的反應時間和較小的絮體顆粒度[10],污泥的脫水效果較差；在pH值為8˙0的條件下，由于絮凝劑的水解產(chǎn)物具有較多的正電荷，膠體顆粒的電中和作用較大，形成的絮體較多，污泥的過濾性能較強，污泥的脫水效果較好；當pH值過高時，電荷改變時膠體顆粒之間的排斥力增大，阻止聚集，使體系復穩(wěn)，導致污泥脫水效果變差。因此，污泥初始pH值以8˙0為宜。
2˙5水力條件對剩余活性污泥脫水效果的影響
在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16的條件下，采用正交實驗對最佳水力條件進行了考察，結(jié)果與分析見表2。
由表2可以看出，4個因素對污泥含水率的影響順序依次為：快攪強度>快攪時間>慢攪時間>慢攪強度。剩余活性污泥脫水的最佳水力條件是：快攪強度為170 r˙min-1,快攪時間為60 s,慢攪強度為50 r˙min-1,慢攪時間為8 min。
2˙6驗證實驗
剩余活性污泥脫水的最佳條件為：PAC投加量為200 mg˙L-1,CPAM投加量為25 mg˙L-1,操作溫度為40℃，污泥初始pH值為8˙0,快攪強度為170 r˙min-1,快攪時間為60 s,慢攪強度為50 r˙min-1,慢攪時間為8 min。在此條件下，進行了多次實驗，泥餅含水率均低于81˙63%。
3結(jié)論
（1）從6組復配絮凝劑中，篩選出處理效果最好的復配絮凝劑PAC+CPAM。
（2）絮凝劑PAC和CPAM適合剩余活性污泥脫水的最佳投加量分別為200 mg˙L-1和25 mg˙L-1。
（3）確定剩余活性污泥脫水處理的最佳運行參數(shù)如下：操作溫度為40℃，污泥初始pH值為8˙0,快攪強度為170 r˙min-1,快攪時間為60 s,慢攪強度為50 r˙min-1,慢攪時間為8 min。
（4）在優(yōu)化條件下，剩余活性污泥的脫水效果明顯得到改善，泥餅含水率降低至81˙63%以下，達到了污泥處理標準（含水率低于85%）。
（5）剩余活性污泥濃縮池中的污泥受沉降時間、季節(jié)變化、供暖等因素的影響，其性質(zhì)會發(fā)生相應的變化；中試現(xiàn)場條件和室內(nèi)實驗條件又存在著一定差別。因此，優(yōu)化條件只能為剩余活性污泥無害化處理提供參考，具體應用時要在現(xiàn)場進行調(diào)試確定。
