自来水厂与污水厂污泥联合处理处置研究及应用进展

自来水厂与污水厂污泥联合处理处置研究及应用进展

方忠福

重庆水务集团公用工程咨询有限公司400061

摘要：自来水厂和污水厂都会产生大量的污泥，根据两种污泥的不同特性，将其联合处理处置具有理论依据。掺混水厂污泥可以提高污水厂剩余污泥的脱水性能;将水厂污泥投入活性污泥池可以提高污水中COD、总磷和重金属等污染物的去除率，可以促进污水厂活性污泥的好氧颗粒化。国内外的工程实践表明，两类水厂污泥进行联合处理具有可行性。然而，两类水厂选址、输送管道布设和管材选择、水厂污泥对污水厂活性污泥活性的影响、供排水统筹管理体制等问题还需进一步研究和解决。

关键词：自来水厂;污水厂;污泥联合处理处置

1污水处理厂污泥的特性

城镇污水处理厂普遍采用格栅、沉砂、初沉、生化、二沉、消毒等处理工艺。生化池大都采用活性污泥法。初沉池排出原水中存在的大量沉淀污泥；生化池产生的剩余活性污泥在后续的二沉池排出。污泥往往通过浓缩，再加入聚丙烯酰胺（PAM）等调理有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。使得这种污泥脱水难度大、增加了后续处置的困难。

2水厂污泥和污水厂污泥联合处理的进展

2.1脱水

污水厂污泥粒径小、粘性大、带有负电荷、有机物含量高、含有大量的胞外聚合物，且含水率高(通常99%以上)、脱水十分困难。根据现有的技术条件，污泥处理处置前必须进行脱水，脱水时必须通过物理调理和化学调理对污泥进行预处理。水厂污泥的有机质含量很小，主要含有大量的泥砂、污泥絮体及水处理过程中投加的混凝剂及其副产物，理论上这些成分对污水厂污泥具有物理调理和化学调理的功效，可提高污泥脱水效率。

有研究表明，水厂污泥对污水厂污泥可以起到调节作用，混合污泥的沉降性能比单独污水厂污泥的沉降性能好，且两种污泥混合后污泥总体积还会出现一定程度的减量。水厂铝盐污泥与活性污泥联合脱水时，水厂污泥所起作用如同粉煤灰、红泥、石灰等作为骨架构建体对混合污泥进行物理调理，而且随着铝盐污泥在混合污泥中所占比例的增加，混合污泥的脱水性能和沉降性越来越好。进一步研究显示，水厂污泥中含有大量的铝盐(或铁盐)絮凝剂、无机颗粒，甚至存在有机高分子聚丙烯酰胺(PAM)，当两类水厂污泥联合处理后，混合污泥含水率可降低到60%以下，同时混合污泥脱水过程的化学调理剂PAM投量可减半，节省20%的处理成本。Li等提出了两种污泥联合脱水时自来水厂铝污泥对活性污泥的调理机理模式。新的污水厂污泥含有大量水和污泥絮体，水厂污泥中含有大量的无机颗粒和水处理后的剩余混凝剂。两类水厂污泥混合后，水厂污泥中剩余的絮凝剂阳离子可中和污水厂污泥中的负电荷，降低Zata电位;水厂污泥中剩余PAM或副产物等通过吸附架桥作用，使活性污泥的小颗粒形成比较大的颗粒絮体，加大污泥的沉降速度，这一过程为化学调理;水厂污泥中的无机颗粒，在联合脱水过程中可形成良好的透水通道和深度脱水时的压榨作用，这一过程为物理调理。调理后开始压滤，混合污泥中无机颗粒相互摩擦和挤压，外界作用力使污泥颗粒加快破裂，有利于污泥中的结合水和细胞水被挤出，从而提高脱水性能。

2.2 COD去除

李振华等把未经处理的水厂污泥通过城市污水管道直接排入污水厂，研究水厂含铝排泥水对污水厂A2/O工艺运行的影响，结果表明，含铝排泥水提高了污水厂COD的去除率，随着含铝量的增加，COD去除率也逐渐升高，最高可达87．6%。Xu等研究表明，含铝污泥对污水中的浊度、UV254和COD的处理效率与新鲜混凝剂类似，其去除率分别达到96%、46%和53%。Jangkorn等将水厂污泥作为混凝剂处理表面活性剂废水，研究表明溶液pH值为10时，水厂污泥的吸附效果最佳，总悬浮固体(SS)、总化学需氧量(TCOD)、浊度和总阴离子的去除率分别为71．5%、76.4%、98.2%和95.4%。Basibuyuk等的研究结果表明，水厂不同来源的污泥(含铁污泥、含铝污泥和石灰污泥)均可作为良好的混凝剂，对炼油厂废水中的油脂、总固体悬浮物和COD的去除率最高可分别达到99%、83%和99%，当不同来源的水厂污泥联用时，处理效果将会增强。

2.3除磷

李振华等的实验表明水厂铝盐污泥具有化学除磷作用，但铝盐污泥会导致活性污泥系统内的聚磷菌数量锐减。Oliver等开展了在厌氧、好氧条件下，铝污泥对磷的吸附和释放实验，表明无论是在好氧还是在厌氧条件下，铝污泥对磷的吸附量都可以达到并且保持在400mg/kg以上，即使在厌氧条件下也很少发生磷释放的现象。Babatunde等利用批实验和连续流考察了污水中不同类型磷酸盐与不同粒径的铝盐污泥颗粒的最大吸附关系，研究表明，磷酸盐吸附容量与溶液的pH值呈负相关，在批试验中，溶液pH值从4.3升到9，磷的吸附量从3.5降到0.7mgP/g，在连续流实验运行过程中，磷的去除效率随着负荷增加而降低。

2.4对重金属的去除

不少科研工作者通过研究得出水厂污泥可以作为很好的吸附剂用于去除污水中的重金属含量。Moghaddam等利用水厂含铁污泥(三氯化铁)作为混凝剂去除化工污水厂的AＲ199染料，表明铁的氢氧化物通过中和染料分子上的负电荷，可以去除污水中的AＲ199染料，去除率最高可达96.53%。Hovsepyan等研究了含铝污泥与污水中汞吸附量的关系，发现铝污泥能够有效地吸附和固定污水中的汞，其最大吸附量达到79mg/g，内部扩散速度是吸附的主要限制因素。Zhou等研究了水厂含铝污泥吸附污水中的Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，批实验数据显示，该反应属于化学吸附，三种离子最大吸附容量顺序是Cr(Ⅲ)＞Pb(Ⅱ)＞Cr(Ⅵ)，吸附量与溶液pH值直接相关，当pH值从3上升到6时，Cr(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的吸附量从30%上升至100%，而pH值从5上升到8，Cr(Ⅵ)的吸附量明显下降。程爱华等的研究也显示水厂污泥对Cr(Ⅵ)有很好的吸附量。Irawan等研究了三种水厂污泥(铝污泥、铁污泥、硅污泥)吸附污水中硼元素，表明水厂污泥对硼吸附的机理是由于静电作用和范德华力，属于物理吸附，同时污泥的组分含量和比表面积对其吸附能力也有影响。铝污泥、铁污泥、硅污泥吸附反应最佳pH值均为8.3±0.2，其最大吸附量分别为0.980、0.700和0.190mg/g。

结语：

自来水厂污泥性质较稳定、易于脱水，因此便于运输至污水处理厂进行联合处理。对于大中型城市，自来水厂和污水厂之间距离较远，可以将脱水的自来水厂用污泥车运至污水处理厂。对于小型城镇，自来水厂和污水厂距离近的，通过合理规划和建设，除车运污泥外，也可修建自来水厂至污水厂的专用污泥输送管道，通过压力流将自来水厂排泥水输送到污水厂联合处理。城镇自来水厂污泥和污水厂污泥联合处理处置只是可供选择的技术路线之一，仍需要进一步从管理和运营的角度研究其适用性、经济性及可实施性，再加以评价和完善。

参考文献

[1]王树芹,罗松涛,李国忠,等.阴离子型聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度对污泥脱水性能影响的研究[J].环境科学学报,2011,31(8):1706-1713.

[2]裴晋,于晓华,姚宏,等.PAM对制药污泥脱水性能改善及毒性削减[J].环境工程学报,2014,9(8):3939-3945.