對(duì)煉油廠剩余活性污泥進(jìn)行脫水處理，確定了絮凝劑及其投加量，并考察了相關(guān)運(yùn)行參數(shù)對(duì)污泥脫水效果的影響。結(jié)果表明，在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為25 mg˙L-1、操作溫度為40℃、污泥初始pH值為8˙0、快攪強(qiáng)度為170 r˙min-1、快攪時(shí)間為60 s、慢攪強(qiáng)度為50 r˙min-1、慢攪時(shí)間為8 min的最佳條件下，污泥的脫水效果明顯得到改善。在此條件下進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，泥餅的含水率均低于81˙63%。

含油污泥是指在原油開采、集輸、煉制等過(guò)程中產(chǎn)生的大量含油固體廢物，一般分為油田含油污泥與石油化工行業(yè)（主要是煉油廠）產(chǎn)生的含油污泥。含油污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲（卵）、重金屬、放射性元素及大量的苯、酚、蒽、苯并芘等難降解的有毒有害物質(zhì)，若直接排放，會(huì)污染周圍的土壤、水體和空氣[1],對(duì)人體造成危害。含油污泥已被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢棄物目錄》中的含油廢物類，《國(guó)家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》要求必須對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處理。

石油化工行業(yè)的污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要來(lái)自隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥，統(tǒng)稱為“三泥”。長(zhǎng)期以來(lái)，污水處理廠將“三泥”進(jìn)行混合，濃縮處理。由于“三泥”的性質(zhì)差別較大、成分極其復(fù)雜，難于脫水，處理具有一定的難度[2,3]。為解決此問題，研究者根據(jù)“三泥”的特性進(jìn)行了分別處理的研究工作。作者對(duì)剩余活性污泥進(jìn)行脫水處理，確定了復(fù)配絮凝劑及其投加量，考察了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)污泥脫水效果的影響，確定了最佳處理?xiàng)l件，擬為實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1實(shí)驗(yàn)

1˙1泥樣、試劑和儀器

泥樣取自某污水處理廠剩余活性污泥濃縮池中，呈黑色，有惡臭味，富含大量微小絮體，pH值為7˙16,含水率為99˙68%,不含油。

無(wú)機(jī)絮凝劑（2000 mg˙L-1），有機(jī)絮凝劑（1000mg˙L-1），鹽酸溶液（1 mol˙L-1），氫氧化鈉溶液（1mol˙L-1）。

XQY-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)儀，江蘇省江都市建華儀器儀表廠；真空抽濾裝置；AB204-S型分析天平，瑞士梅特勒；202V1型電熱恒溫干燥箱，上海優(yōu)浦科學(xué)儀器有限公司；PH211型酸度計(jì)，美國(guó)Hanna公司。

1˙2方法

（1）將盛有500 mL污泥的燒杯放入旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)儀中，進(jìn)行浴熱，使污泥的溫度升高到預(yù)先設(shè)置的數(shù)值。

（2）在燒杯中投加聚合氯化鋁（PAC），快速攪拌一定時(shí)間；再投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM），慢速攪拌一定時(shí)間，之后，停止攪拌。

（3）取出燒杯，將污泥置入浸潤(rùn)好濾紙的布氏漏斗中，真空抽濾8 min。

（4）取少量的泥餅置于表面皿上，放入恒溫干燥箱中，在105℃烘干至恒重，冷卻，稱重。先計(jì)算烘干前后泥餅的質(zhì)量，再計(jì)算泥餅的含水率。

1˙3檢測(cè)方法

泥餅含水率采用105℃干燥失重法測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2˙1復(fù)配絮凝劑的篩選

有機(jī)高分子絮凝劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的復(fù)合使用會(huì)強(qiáng)化“電中和”及“架橋”作用，從而大大降低絮凝劑的投加量，提高絮凝效能[4]。因此，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的絮凝劑進(jìn)行復(fù)配，并在操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強(qiáng)度為150 r˙min-1、快攪時(shí)間為30 s、慢攪強(qiáng)度為70 r˙min-1、慢攪時(shí)間為6 min的條件下對(duì)復(fù)配絮凝劑進(jìn)行篩選，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，6#的處理效果最好，泥餅的含水率最低，水最清，絮體大而密實(shí)，沉速快。因此，選擇PAC+CPAM作為復(fù)配絮凝劑。

2˙2復(fù)配絮凝劑投加量對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響

2˙2˙1PAC投加量對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響在CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強(qiáng)度為150 r˙min-1、快攪時(shí)間為30 s、慢攪強(qiáng)度為70 r˙min-1、慢攪時(shí)間為6 min的條件下，考察PAC投加量對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，泥餅含水率起初隨PAC投加量的增大而下降；當(dāng)PAC投加量為200 mg˙L-1時(shí)，泥餅含水率最低；當(dāng)投加量超過(guò)200 mg˙L-1時(shí)，泥餅含水率反而升高。這是因?yàn)椋簾o(wú)機(jī)絮凝劑投加到污泥中，會(huì)發(fā)生一系列水解和聚合反應(yīng)，生成大量的羥基絡(luò)合物，水中的膠粒能夠強(qiáng)烈吸附水解與聚合反應(yīng)的各種產(chǎn)物，被吸附的帶正電荷的多核絡(luò)離子能夠壓縮雙電層，并進(jìn)行電中和作用，使污泥中膠粒的Zeta電位降低，從而使體系脫穩(wěn)，進(jìn)而改善了過(guò)濾性能；但無(wú)機(jī)絮凝劑投加量過(guò)大時(shí)，過(guò)多的正電荷可能使顆粒表面帶正電，使體系復(fù)穩(wěn)，反而引起過(guò)濾性能的降低[5]。因此，PAC投加量以200 mg˙L-1為宜。

2˙2˙2CPAM投加量對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響

在PAC投加量為200 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16、快攪強(qiáng)度為150 r˙min-1、快攪時(shí)間為30 s、慢攪強(qiáng)度為70 r˙min-1、慢攪時(shí)間為6 min的條件下，考察CPAM投加量對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，泥餅含水率起初隨著CPAM投加量的增加愈來(lái)愈低；當(dāng)CPAM投加量為25 mg˙L-1時(shí)，泥餅含水率最低；當(dāng)CPAM投加量超過(guò)25 mg˙L-1時(shí)，泥餅含水率反而升高。這是因?yàn)閇6~8]:陽(yáng)離子絮凝劑在處理污泥時(shí)，具有正電荷中和、吸附架橋的雙重作用，隨著投加量的增加，促使了電荷中和、吸附架橋作用的進(jìn)行，有利于絮體的形成和沉降，因而改善了污泥的脫水效果。但絮凝劑還有分散作用，當(dāng)其用量過(guò)大時(shí)，大量的聚合物吸附在懸浮顆粒上將其包裹，在表面形成空間保護(hù)層，阻止吸附架橋作用的形成，使已經(jīng)形成的絮體重新分散，變成結(jié)構(gòu)松散的絮體，絮體中所含的水分難以去除，導(dǎo)致污泥脫水效果降低。因此，CPAM投加量以25 mg˙L-1為宜。

2˙3操作溫度對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響

在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、污泥初始pH值為7˙16、快攪強(qiáng)度為150 r˙min-1、快攪時(shí)間為30 s、慢攪強(qiáng)度為70 r˙min-1、慢攪時(shí)間為6 min的條件下，考察操作溫度對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，泥餅含水率起初隨著操作溫度的升高而降低；當(dāng)操作溫度為40℃時(shí)，泥餅含水率最低；當(dāng)操作溫度超過(guò)40℃時(shí)，泥餅含水率反而升高。這是因?yàn)椋何勰鄿囟壬�高時(shí)，化學(xué)反應(yīng)加快，水溶液粘度下降、凝聚分子擴(kuò)散增加、絮體成長(zhǎng)速度加快，同時(shí)水溫升高時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)加劇，增加了碰撞的機(jī)會(huì)，有利于污泥凝聚成較大顆粒，從而促進(jìn)了絮凝和沉降；但污泥溫度過(guò)高時(shí)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)快，形成了細(xì)小的絮體，并且使絮體的水合作用加強(qiáng)，導(dǎo)致產(chǎn)生的污泥含水量高、體積大、難處理[9],反而使污泥的脫水效果降低。因此，操作溫度以40℃為宜。

2˙4污泥初始pH值對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響

用氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)污泥初始pH值，在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、快攪強(qiáng)度為150 r˙min-1、快攪時(shí)間為30 s、慢攪強(qiáng)度為70 r˙min-1、慢攪時(shí)間為6 min的條件下，考察污泥初始pH值對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，泥餅含水率起初隨著污泥初始pH值的增大而降低；當(dāng)污泥初始pH值為8˙0時(shí)，泥餅含水率最低；當(dāng)污泥初始pH值超過(guò)8˙0時(shí)，泥餅含水率反而升高。這是因?yàn)椋涸诘蚿H值情況下，混凝過(guò)程具有相對(duì)較低的凝聚速度、較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間和較小的絮體顆粒度[10],污泥的脫水效果較差；在pH值為8˙0的條件下，由于絮凝劑的水解產(chǎn)物具有較多的正電荷，膠體顆粒的電中和作用較大，形成的絮體較多，污泥的過(guò)濾性能較強(qiáng)，污泥的脫水效果較好；當(dāng)pH值過(guò)高時(shí)，電荷改變時(shí)膠體顆粒之間的排斥力增大，阻止聚集，使體系復(fù)穩(wěn)，導(dǎo)致污泥脫水效果變差。因此，污泥初始pH值以8˙0為宜。

2˙5水力條件對(duì)剩余活性污泥脫水效果的影響

在PAC投加量為200 mg˙L-1、CPAM投加量為20 mg˙L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7˙16的條件下，采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)最佳水力條件進(jìn)行了考察，結(jié)果與分析見表2。

由表2可以看出，4個(gè)因素對(duì)污泥含水率的影響順序依次為：快攪強(qiáng)度>快攪時(shí)間>慢攪時(shí)間>慢攪強(qiáng)度。剩余活性污泥脫水的最佳水力條件是：快攪強(qiáng)度為170 r˙min-1,快攪時(shí)間為60 s,慢攪強(qiáng)度為50 r˙min-1,慢攪時(shí)間為8 min。

2˙6驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

剩余活性污泥脫水的最佳條件為：PAC投加量為200 mg˙L-1,CPAM投加量為25 mg˙L-1,操作溫度為40℃，污泥初始pH值為8˙0,快攪強(qiáng)度為170 r˙min-1,快攪時(shí)間為60 s,慢攪強(qiáng)度為50 r˙min-1,慢攪時(shí)間為8 min。在此條件下，進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，泥餅含水率均低于81˙63%。

3結(jié)論

（1）從6組復(fù)配絮凝劑中，篩選出處理效果最好的復(fù)配絮凝劑PAC+CPAM。

（2）絮凝劑PAC和CPAM適合剩余活性污泥脫水的最佳投加量分別為200 mg˙L-1和25 mg˙L-1。

（3）確定剩余活性污泥脫水處理的最佳運(yùn)行參數(shù)如下：操作溫度為40℃，污泥初始pH值為8˙0,快攪強(qiáng)度為170 r˙min-1,快攪時(shí)間為60 s,慢攪強(qiáng)度為50 r˙min-1,慢攪時(shí)間為8 min。

（4）在優(yōu)化條件下，剩余活性污泥的脫水效果明顯得到改善，泥餅含水率降低至81˙63%以下，達(dá)到了污泥處理標(biāo)準(zhǔn)（含水率低于85%）。

（5）剩余活性污泥濃縮池中的污泥受沉降時(shí)間、季節(jié)變化、供暖等因素的影響，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化；中試現(xiàn)場(chǎng)條件和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件又存在著一定差別。因此，優(yōu)化條件只能為剩余活性污泥無(wú)害化處理提供參考，具體應(yīng)用時(shí)要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試確定。