在城鎮(zhèn)污水與工業(yè)廢水處理過程中,剩余污泥作為必然的副產(chǎn)物,其處理與處置成本可占整個廠區(qū)運營總成本的30%-60%。如何經(jīng)濟有效地實現(xiàn)污泥的減量化與穩(wěn)定化,是水處理領(lǐng)域面臨的巨大挑戰(zhàn)。在這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)中,聚合硫酸鐵作為一種有效的無機高分子絮凝劑,在污泥調(diào)理與深度脫水過程中展現(xiàn)出優(yōu)良的效能,成為打通污泥處理“最后一公里”的關(guān)鍵技術(shù)之一。
一、困境:剩余污泥為何難脫水?
要理解聚合硫酸鐵的作用,首先需認清污泥的本質(zhì)。剩余污泥是由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒等構(gòu)成的復(fù)雜的膠體體系,其難點在于:
高親水性:污泥絮體中含有大量結(jié)合水,特別是由胞外聚合物形成的凝膠狀結(jié)構(gòu),將水分子牢牢束縛在內(nèi)部,常規(guī)機械力難以脫除。
高負電性:微生物細胞和EPS表面通常帶負電荷,膠體顆粒間因靜電斥力而保持穩(wěn)定分散狀態(tài),難以聚集沉降和壓縮。
結(jié)構(gòu)疏松:原始的污泥絮體結(jié)構(gòu)松散、孔隙率高,保水性強。
因此,不經(jīng)過有效的化學(xué)調(diào)理,直接進行機械脫水效果較差,泥餅含水率通常高達80%以上,呈粘稠糊狀,不利于后續(xù)運輸、焚燒或填埋。
二、效能優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的混凝劑如三氯化鐵或硫酸鋁相比,聚合硫酸鐵在污泥調(diào)理中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢:
絮體質(zhì)量更優(yōu):形成的絮體更加密實、粗大、強度高,在壓濾過程中不易被破壞,抗剪切能力強。
脫水效率更高:調(diào)理后的污泥濾餅含水率顯著降低。實踐證明,經(jīng)優(yōu)化調(diào)理后,再結(jié)合板框壓濾機,泥餅含水率可降至60%以下,實現(xiàn)了污泥的顯著減量化,泥餅由粘稠狀變?yōu)閴K狀,便于運輸。
投加量更經(jīng)濟:由于其有效的聚合硫酸鐵,達到脫水效果時,通常低于傳統(tǒng)鐵鹽和鋁鹽,降低了運行成本。
腐蝕性更?。合噍^于強酸性的三氯化鐵,聚合硫酸鐵的腐蝕性相對較低,對投加設(shè)備和管道的損害更小。
無鋁積累擔(dān)憂:避免了使用鋁鹽可能帶來的鋁離子在環(huán)境中長期積累的潛在生態(tài)風(fēng)險。
三、應(yīng)用實踐與優(yōu)化控制
要大化發(fā)揮聚合硫酸鐵的效能,在實際應(yīng)用中需注意以下幾個關(guān)鍵控制點:
投加量的優(yōu)化:投加量不足,投加量過量,會導(dǎo)致污泥重新穩(wěn)定且絮體變得粘稠,反而不利于脫水。需要通過燒杯實驗確定投加量。
聯(lián)用:在實際工程中,聚合硫酸鐵先進行電荷中和與初步絮凝,再利用其超長的分子鏈進行強大的吸附架橋,形成更大、更堅韌的絮體。這種聯(lián)用技術(shù)能進一步降低藥耗,提升脫水效率。
調(diào)理條件的控制:包括攪拌強度與時間。需要快速的混合使藥劑均勻分散。
pH值的影響:聚合硫酸鐵在偏酸性條件下效果更佳。對于堿性污泥,可能需要額外調(diào)酸以充分發(fā)揮其效能。
聚合硫酸鐵通過其中和與吸附架橋能力,能有效破壞污泥的膠體穩(wěn)定性,重構(gòu)絮體結(jié)構(gòu),釋放內(nèi)部結(jié)合水,從而為深度機械脫水創(chuàng)造理想條件。它是當(dāng)前實現(xiàn)污泥有效減量化、降低處置成本的一種經(jīng)濟、可靠且有效的技術(shù)選擇。