[发明专利]一种用于污泥深度脱水的化学调理剂投加量优化方法

说明书

本发明公开了一种用于城市污水处理厂污泥深度脱水的化学调理剂投加量优化方法，包括以下步骤：(1)针对某一特定污泥，对添加到该特定污泥中的化学调理剂进行投加量的优化，从而得出单位质量有机物对应的化学调理剂最优投加比例；(2)根据步骤(1)得出的最优投加比例，对其他待处理污泥适用的化学调理剂最优投加量进行计算；(3)按步骤(2)计算得出的化学调理剂最优投加量，向待处理污泥中添加化学调理剂进行污泥调理处理，然后再进行机械脱水处理，从而得到含水率低于60％的深度脱水污泥。本发明通过对关键化学调理剂投加量的参考基准进行改进，能够有效解决污泥化学调理剂投加量控制方法适用的污泥种类及污泥含水率范围窄的问题。

技术领域

本发明属于城市污水处理厂污泥处理技术领域，更具体地，涉及一种用于污泥深度脱水的化学调理剂投加量优化方法，该优化方法是对破坏污泥有机絮体结构的化学调理剂的投加量进行优化和控制，从而对污泥进行深度脱水(即，经脱水后的污泥其含水率低于60％)，可适用于对市政污泥的处理与处置，适用于前端污泥深度脱水减量化的处理。

背景技术

所谓市政污泥，即在城市污水厂活性污泥法处理中，产生的初沉污泥，剩余污泥的总称。主要有各种病原体和微生物、耗氧污染物、植物纤维、重金属、一般有机物质以及酸、碱、盐无机污染物等。市政污泥因含有较高的有机质，污泥絮体中含有大量亲水性强的胞外聚合物(简称EPS)造成结合水含量高，使泥、水分离困难。根据2013年统计数据，目前我国城市污水处理厂的污泥大约83％未得到有效处置，污泥含水率高，体积巨大，有机物含量变化大，污泥深度脱水困难是污泥处理与处置的瓶颈。目前城市污水处理厂普遍采用高分子絮凝剂(如PAM)调理，再通过高速离心机或带式压滤机脱水，仅能得到含水率80％左右的泥饼，难以达到《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)标准中用于混合填埋的指标要求(污泥含水率≤60％)。因此，需要对污泥进行深度脱水(污泥含水率降至60％以下)，使脱水泥饼达到后续处理与处置的要求。

市政污泥中水的存在方式一般包括70％自由水，30％结合水(包括毛细水、颗粒内部水和吸附水)。限制污泥脱水效率提高的影响因素很多，其中污泥EPS所形成的大量亲水性污泥絮体结构(包含大量结合水)是污泥脱水困难的重要原因。EPS是污泥有机物的主要组成部分，通过选择吸收、官能团电离等作用可以吸附、吸收水分，表现出的高度亲水作用对污泥脱水不利。同时，污泥有机质含量高也是制约污泥脱水程度的重要因素。由于有机物在机械力高压的作用下容易压缩变形，在过滤的后期会堵塞滤饼的孔隙，即阻塞了水的过滤通道，导致目前脱水效率较低。一般的物理调理很难解决空隙水和毛细水的脱除问题，且有运行成本高，设备投资大等缺点。要达到深度脱水，必须破坏污泥高度亲水基团的带电絮体基质，且改善絮体的压缩性能，使污泥絮体网格中所含的结合水最大程度释放出来才能有效通过机械压滤的方式进行脱除。化学药剂调理是目前污泥深度脱水较为经济实用的调理的方法。

目前污泥化学调理剂投加量控制大多数是以干基污泥(mg/g DS，或％DS)(例如中国专利CN 104649533 A中自由产生物、硫化物和工业副产物石膏的药剂投加量分别为污泥干基重量的1～10％、1～10％和10～40％的药剂投加方法和美国专利US4587022A中脱水干燥剂投加量至少为污泥干基的10％)。另一种污泥化学调理剂投加量常用控制方法是以污泥体积(体积百分数％，或者mg/L)(例如中国专利CN 105800909A中浓缩药剂A、浓缩药剂B和浓缩药剂C的药剂投加量都为污泥总量的1.0～10.0％(体积百分数)的药剂投加方法和美国专利US6368511B1中Fe²⁺、H₂O₂的投加量分别为污泥总量的1.125～6％、1.5～8％(体积百分数))为计量单位进行确定的。上述的常用的基于DS的化学调理剂投加方法(mg/g DS，或％DS)和基于污泥体积(mg/L)对于只涉及到污泥中自由水去除的常规的污泥处理工艺具有一定的适用性，比如：污泥沉降工艺、浓缩工艺、污泥离心脱水、带式压滤工艺等等。但是对于涉及到与EPS有机大分子紧密结合的结合水去除的深度脱水工艺适用性很差。