團(tuán)隊(duì)成員在工廠進(jìn)行大生產(chǎn)試驗(yàn)

□ 晏永祥 文/圖

高有機(jī)質(zhì)污泥是指污泥中有機(jī)質(zhì)含量高于50%的污泥，其主要特性是含水率高（可高達(dá)99%以上），有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭。污泥中有機(jī)質(zhì)含量越高，其多糖、蛋白質(zhì)和菌膠團(tuán)含量越高，污泥黏性也越強(qiáng)，越難脫水處理，但其熱值也越高，越有利于焚燒和資源化利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值也越高。焚燒處置能徹底解決高有機(jī)質(zhì)污泥的無害化和資源化利用問題，也是國內(nèi)外普遍認(rèn)可的污泥有效處置方法，難點(diǎn)是高有機(jī)質(zhì)污泥黏性強(qiáng)，深度脫水難，脫水成本高。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)高有機(jī)質(zhì)污泥的特點(diǎn)進(jìn)行研究，攻克了其脫水難題并初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

高有機(jī)質(zhì)污泥的特點(diǎn)

高有機(jī)質(zhì)污泥具有如下特點(diǎn)：含水率高，其水分包括自由水、毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和細(xì)胞內(nèi)部水；細(xì)菌和其他微生物組成的菌膠團(tuán)、多糖、脂肪和蛋白質(zhì)膠體含量高，超過污泥總質(zhì)量的50%；細(xì)菌內(nèi)存在較多的脂肪和蛋白質(zhì)水解物；多糖、脂肪和蛋白質(zhì)膠體受熱易變性；多糖、脂肪和蛋白質(zhì)膠體酸性條件下易水解；無機(jī)顆粒、細(xì)菌和其他微生物組成的菌膠團(tuán)等都是帶負(fù)電的物質(zhì)；污泥中含有的大量微生物和蛋白質(zhì)，容易導(dǎo)致腐敗發(fā)臭。

高有機(jī)質(zhì)污泥調(diào)理藥劑開發(fā)

目前，用于污泥脫水調(diào)理的化學(xué)藥劑包括無機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑兩大類，無機(jī)藥劑主要是氯化鐵、聚氯化鋁、聚氯化鋁鐵、硫酸鋁、硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵等、無機(jī)混凝助劑，如石灰、煤灰、煤粉和硅藻土等，有機(jī)藥劑主要是聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺、聚胺和聚丙烯酰胺等。高有機(jī)質(zhì)污泥難調(diào)理脫水，有機(jī)質(zhì)含量越高越難調(diào)理，能否破解這個(gè)問題，是實(shí)現(xiàn)高有機(jī)質(zhì)污泥深度脫水的關(guān)鍵。

為了解決這個(gè)問題，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)傳統(tǒng)污泥調(diào)理藥劑進(jìn)行優(yōu)化和改造，在藥劑中增加了降解多糖、脂肪和蛋白質(zhì)膠體的成分，提高藥劑的混凝能力，開發(fā)出新一代有機(jī)、無機(jī)復(fù)合物HQ系列污泥調(diào)理藥劑。

實(shí)踐表明，HQ系列污泥調(diào)理藥劑用量只需要傳統(tǒng)無機(jī)藥劑用量的20%~40%，可將脫水污泥含水率直接降低到45%以下。今年7月份，研究團(tuán)隊(duì)在江西南昌洪城環(huán)境(8.780, 0.00, 0.00%)城北和城東兩個(gè)大型污水處理廠進(jìn)行了大生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中使用這兩個(gè)廠的壓濾機(jī)，沒有改變他們的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)條件，只是用團(tuán)隊(duì)開發(fā)的高效污泥調(diào)理劑HQ220替代原來的藥劑生產(chǎn)，其中城北污水處理廠原來用聚氯化鋁和聚丙烯酰胺組合進(jìn)行調(diào)理，城東污水處理廠原來用聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺組合進(jìn)行調(diào)理，原來他們的脫水污泥含水率都為60%左右，切換藥劑生產(chǎn)后，城東和城北廠污泥含水率都達(dá)到45%以下，分別降到了42%和43%，是該廠投產(chǎn)以來所有供應(yīng)商大生產(chǎn)試驗(yàn)污泥含水率最低的一個(gè)。

污泥脫水處理工藝及設(shè)備開發(fā)

采用化學(xué)調(diào)理是目前國內(nèi)較為主流的處理工藝，在污泥中加入適量的化學(xué)調(diào)理藥劑，使污泥顆粒絮凝，從而提高污泥的脫水性能。

目前，工業(yè)上污泥化學(xué)調(diào)理大多是這樣處理的，先用疊螺機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行濃縮，將污泥濃度從99%濃縮到95%左右，然后加入污泥調(diào)理劑進(jìn)行間歇調(diào)理，即分批次進(jìn)行調(diào)理，每次調(diào)理50m3到500m3不等，所用到的污泥調(diào)理設(shè)備為帶攪拌的50m3到500m3不等的污泥調(diào)理池。這樣處理存在的問題是污泥濃縮為連續(xù)進(jìn)行，污泥調(diào)理為間歇進(jìn)行，且由于污泥調(diào)理池體積較大，污泥與調(diào)理藥劑混合不充分，經(jīng)常出現(xiàn)污泥調(diào)理不好的現(xiàn)象。另外，由于池底抽不干凈，每次調(diào)理污泥都會(huì)有20%左右的污泥進(jìn)行了重復(fù)調(diào)理，這樣既浪費(fèi)了藥劑，又降低的調(diào)理設(shè)備產(chǎn)能。為此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了污泥連續(xù)濃縮和連續(xù)調(diào)理工藝，即濃縮后的污泥直接進(jìn)入我們開發(fā)的污泥連續(xù)調(diào)理設(shè)備調(diào)理，不需要分批調(diào)理，由于污泥調(diào)理設(shè)備體積小，污泥與藥劑混合充分，污泥調(diào)理效率高，解決了長期以來污泥間歇調(diào)理造成的污泥調(diào)理效率低和污泥重復(fù)調(diào)理的問題，污泥連續(xù)調(diào)理可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，相同污泥處理系統(tǒng)，污泥調(diào)理效率可提高30%以上，藥劑用量可減少10%。

國內(nèi)外運(yùn)用較多的脫水設(shè)備主要有帶式壓濾機(jī)，板框壓濾機(jī)和螺旋壓濾脫水機(jī)，都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。我們的研究選用了壓榨壓力為2.0MPa的隔膜板框壓濾機(jī)，實(shí)驗(yàn)室所用壓濾機(jī)為0.5m2，產(chǎn)業(yè)化研究壓濾機(jī)為100m2。

污泥深度脫水處理技術(shù)產(chǎn)業(yè)化合作

湖南國禎環(huán)�？萍加邢挢�(zé)任公司是安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司的子公司。該公司在全國管理運(yùn)營不同工藝的污水處理廠100多座，運(yùn)營規(guī)模400多萬噸/日。2021年3月，長沙理工大學(xué)與湖南國禎環(huán)�？萍加邢挢�(zé)任公司合作，開發(fā)污泥深度脫水產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。目前，第一個(gè)污泥脫水示范項(xiàng)目已在湖南國禎環(huán)�？萍加邢挢�(zé)任公司衡陽縣污水處理廠建成投產(chǎn)，該項(xiàng)目為技術(shù)改造項(xiàng)目，采用污泥濃縮與連續(xù)調(diào)理工藝替代原來的間歇調(diào)理工藝，壓濾機(jī)為3臺(tái)山東景津壓濾機(jī)廠生產(chǎn)的隔膜板框壓濾機(jī)，最高壓力為2.0MPa，改造后，項(xiàng)目一次試車成功。

衡山縣污水處理廠，原來用氯化鐵和石灰作為污泥調(diào)理劑，污泥調(diào)理采用間歇調(diào)理工藝，車間地面經(jīng)常有白色的石灰粉末，風(fēng)一吹車間設(shè)備都變成白色的了，車間工人需要戴上口罩工作，生產(chǎn)車間污染嚴(yán)重，生產(chǎn)時(shí)石灰投加量大，噸泥藥劑成本高達(dá)400元以上，項(xiàng)目改造后，污泥調(diào)理采用連續(xù)調(diào)理，該項(xiàng)目使用污泥調(diào)理劑HQ220，噸泥藥劑用量僅需要60kg，噸泥藥劑成本不到200元，污泥含水率達(dá)到50%以下，最低含水率可達(dá)42%，新工藝與原來生產(chǎn)工藝對(duì)比，不僅提高了污泥調(diào)理效率和調(diào)理質(zhì)量，減少了藥劑用量，還將壓濾機(jī)一周期工作時(shí)間從原來的5個(gè)多小時(shí)縮短到3小時(shí)，污泥產(chǎn)量提高了30%，明顯降低了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，電費(fèi)統(tǒng)計(jì)每噸泥耗電由原來的80多度降低到50度。

晏永祥教授及其團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新研發(fā)出的復(fù)合污泥無氯調(diào)理劑和污泥濃縮與連續(xù)調(diào)理工藝，突破了污泥處理與處置難點(diǎn)，能處理高脫水率市政污泥，通過壓濾機(jī)直接將污泥脫水至含水率50%以下，最低達(dá)到40%，直接用于污泥焚燒處理。該技術(shù)提高了污泥調(diào)理效率，使壓濾機(jī)工作效率提高了30%，降低了污泥處理處置成本，在實(shí)現(xiàn)污泥處理無害化推進(jìn)資源化方面作出了積極貢獻(xiàn)。未來，隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境要求的提高，水污染防治和污泥脫水處理處置的要求將越來越高，晏永祥教授及其團(tuán)隊(duì)聚焦于污水深度處理和污泥脫水處置等重點(diǎn)難點(diǎn)問題，持續(xù)耕耘于科研一線，將為守護(hù)祖國綠水青山貢獻(xiàn)更多力量。

（作者單位：湖南碧匯泉環(huán)�？萍加邢薰�司）