针对不同浓度的污泥，开展最佳投药量试验。采用单一三氯化铁作为混凝剂时，拟合得到最佳铁盐投药量 y 与排泥水浓度 x 之间的线性曲线 y = 9. 788 4x + 19. 863，Ｒ2 = 0. 970 5; 采用三氯化铁与活化硅酸组合药剂时，拟合得到最佳投药量曲线 y = 9. 788 4x + 9. 863 2，Ｒ2 = 0. 9705。
3. 4 排泥水斜管浓缩
3. 4. 1 自然浓缩与混凝斜管浓缩
试验进泥流量为 1. 0 ～ 1. 1 m3 /h，进泥浓度为0. 5 ～ 1. 8 g /L 时，开展自然沉降、三氯化铁混凝沉降( 加药量 30 mg /L) 、组合混凝沉降( 20 mg /L 三氯化铁 + 10 mg /L 活化硅酸) 斜管浓缩试验。从图 4 可以看出，2 种混凝沉降斜管浓缩出泥浓度均高于自然沉降浓缩，取得了良好的污泥浓缩效果。
3. 4. 2 铁盐组合混凝沉降斜管浓缩
① 水力负荷
斜管沉淀池试验装置设计处理水量为 1 m3 /h，有效体积为 1. 1 m3，浓缩区有效表面积为 0. 36 m2。在不同进泥浓度( 0. 7 ～ 2. 5 g /L) 下，开展混凝沉降斜管浓缩试验。进泥流量为 0. 8 ～ 0. 9 m3 /h，投加40 mg /L 三氯化铁 + 20 mg /L 活化硅酸; 进泥流量为1. 1 ～ 1. 2 m3 /h，投加 20 mg /L 三氯化铁 + 10 mg /L活化硅酸，结果见图 5。
对比图 4. c 和图 5 可知，当进泥流量在 1. 0 ～ 1. 1 m3 /h 时，出水浊度小于 5 NTU 且出泥含固率较高，达 8 g /L 以上; 当进泥流量在 1. 1 ～ 1. 2 m3 /h 时，虽然出水浊度较好，但出泥含固率不高。试验发现，当进泥流量大于 1. 3 m3 /h 时，污泥界面上升较快，运行 5 h 后出水浊度明显升高，底泥涌起。由此可知，最大进泥流量为 1. 1 m3 /h，且混凝沉降斜管浓缩最大水力负荷为 3. 0 m3 /( m2·h) 。
② 固体负荷
以进 泥 流 量 为 1. 0 ～ 1. 1 m3 /h，进 泥 浓 度 为1. 5 ～ 2. 5 g /L的排泥水，进行混凝沉降斜管浓缩试验。从图 6 可以看出，当进泥流量小于 1. 1 m3 /h，进泥含固率在 2. 0 g /L 左右时，每 2 h 排泥一次，出泥含固率都能达到 8 g /L 以上，则混凝沉降斜管浓缩最大固体负荷为 6. 1 kg /( m2·h) 。
③ 排泥量
排泥不及时将造成沉淀池内泥位雍高速度加快，出水浊度变大; 而过度排泥将导致排泥量增大，排泥浓度降低，增大气浮以及离心脱水机的负荷。根据物料平衡的原则，进入沉淀区的干固量与流出沉淀区的干固量应相等。试验中发现，当小时排泥量占进泥流量的比例分别为 9% 、12% 和 15% 时，进泥浓度分别为 0. 91， 0. 72 和 0. 64 g /L，出水浊度分别为 2. 73，2. 77 和 1. 58 NTU，总体上逐渐降低; 出泥浓度为 8. 39，5. 14 和 4. 34 g /L，随之降低。控制排泥量可保证出泥浓度维持在较高水平。试验得出: 单位浓度斜管混凝浓缩小时排泥量宜控制在进泥流量的 10% 以下。
3. 5 排泥水 PAM 絮凝浓缩优化分析
有研究表明，阴离子聚丙烯酰胺( PAM) 的处理效果不及阳离子 PAM，但其在经济性和上清液回用安全性方面表现更佳。试验开展期间，气浮、离心脱水絮凝投药已改用阴离子 PAM，因此试验选用阴离子 PAM 开展絮凝浓缩脱水性能研究。
3. 5. 1 斜管浓缩排泥水气浮 PAM 絮凝浓缩试验
选取生产斜管浓缩排泥水和中试混凝沉降斜管浓缩排泥水，进行阴离子 PAM 絮凝浓缩试验。絮凝剂 采 用 AP － 160WG 型 饮 水 用 PAM: 分 子 量， 1 645. 69万; 固含量，90. 26% ; 残余单体，0. 006% ;溶解时间，45 min; 筛余物( 1. 00 mm) ，0. 15% ; 筛余物( 180 μm) ，90. 41% ; 不溶物，0. 05% 。
生产斜管浓缩排泥水初始污泥浓度为 7. 4 g /L，中试混凝沉降斜管浓缩排泥水初始污泥浓度为 8. 8 g /L，PAM 絮凝浓缩试验结果见图 7。 PAM 絮凝浓缩试验表明，随着投药量的增大，池底污泥浓度呈增加趋势，上清液浊度小幅度减少，在加药量为 3. 5 或 3. 0 kg /tDS 时，底泥浓度达到最高。继续提高加药量，底泥浓度开始降低，上清液浊度升高。试验结果表明: 经加药混凝沉降斜管浓缩后，排泥水阴离子 PAM 最佳加药量为 3. 0 kg /tDS，未经加药的斜管浓缩排泥水阴离子 PAM 最佳加药量为 3. 5 kg /tDS。
3. 5. 2 排泥水比阻试验
污泥比阻愈大，污泥脱水性能愈差，污泥比阻对水厂生产废水污泥脱水性能的评判并无确定的标准。一般认为，比阻 r0. 05 MPa ＜ 10 × 1011 m /kg 的为易脱水污泥，大于100 × 1011 m /kg 的为难脱水污泥。选取生产斜管浓缩排泥水( 污泥初始浓度 7. 4 g /L) 、中试混凝沉降斜管浓缩排泥水( 污泥初始浓度 8. 5 g /L) 和生产气浮浓缩排泥水( 污泥初始浓度12. 0 g /L) 进行阴离子 PAM 絮凝比阻测定试验，结果见表 5。
试验显示，未加混混凝剂的生产斜管沉淀排泥水经阴离子 PAM 絮凝后污泥比阻平均值为 9. 02 ×1012 m /kg，投加混凝剂的中试斜管沉淀排泥水经阴离子 PAM 絮凝后污泥比阻最低值为 6. 4 × 1012 m /kg，经加药混凝处理后斜管沉淀排泥水的脱水性能得到了很大改善; 生产气浮排泥水经阴离子 PAM 絮凝后污泥比阻最低值为 5. 8 ×1012 m/kg。气浮排泥水絮凝脱水的最佳阴离子 PAM 投加量为 6. 0 kg /tDS。
4 结 论
① 投加混凝剂可有效改善排泥水的沉降性能，增投助凝剂能减少混凝剂投加量，进一步降低上清液浊度，增大沉降污泥浓度。
② 排泥水三氯化铁及其活化硅酸组合混凝剂的最佳投药量与污泥浓度呈线性关系。
③ 采用三氯化铁及其活化硅酸组合混凝剂的混凝沉 降 斜 管 浓 缩 池 最 大 水 力 负 荷 为 3. 0 m3 / ( m2·h) ，最大固体负荷为 6. 1 kg /( m2·h) 。
④ 经三氯化铁及其活化硅酸组合混凝处理后，斜管浓缩池排泥水的脱水性能得到了很大改善，经阴离子 PAM 絮凝浓缩后的比阻值最低为 6. 4 × 1012 m /kg。气浮浓缩池排泥水经阴离子 PAM 絮凝后，比阻最低值为 5. 8 × 1012 m /kg，均介于中等程度过滤脱水比阻值区间。
⑤ 经过加药混凝处理的斜管浓缩排泥水，其在气浮处理阶段的阴离子 PAM 最佳投药量为 3. 0 kg / tDS; 对于自然沉降的斜管浓缩排泥水，其在气浮处理阶段的阴离子 PAM 最佳投药量为 3. 5 kg /tDS。
⑥ 对于离心脱水机进泥，阴离子 PAM 絮凝剂最佳投加量为 6 kg /tDS。
原标题：水厂排泥水处理系统工艺优化试验研究
原作者：巴如虎， 陈静梅， 白雪娟， 姜建伟， 巴 珊， 尹 硕
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