在城鎮污水與工業廢水處理過程中,剩余污泥作為必然的副產物,其處理與處置成本可占整個廠區運營總成本的30%-60%。如何經濟有效地實現污泥的減量化與穩定化,是水處理領域面臨的巨大挑戰。在這一關鍵環節中,聚合硫酸鐵作為一種有效的無機高分子絮凝劑,在污泥調理與深度脫水過程中展現出優良的效能,成為打通污泥處理“最后一公里”的關鍵技術之一。
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。剩余污泥是由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒等構成的復雜的膠體體系,其難點在于:
高親水性:污泥絮體中含有大量結合水,特別是由胞外聚合物形成的凝膠狀結構,將水分子牢牢束縛在內部,常規機械力難以脫除。
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定分散狀態,難以聚集沉降和壓縮。
結構疏松:原始的污泥絮體結構松散、孔隙率高,保水性強。
因此,不經過有效的化學調理,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,不利于后續運輸、焚燒或填埋。
二、效能優勢
與傳統的混凝劑如三氯化鐵或硫酸鋁相比,聚合硫酸鐵在污泥調理中展現出顯著優勢:
絮體質量更優: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:調理后的污泥濾餅含水率顯著降低。實踐證明,經優化調理后,再結合板框壓濾機,泥餅含水率可降至60%以下,實現了污泥的顯著減量化,泥餅由粘稠狀變為塊狀,便于運輸。
投加量更經濟:由于其有效的聚合硫酸鐵,達到脫水效果時,通常低于傳統鐵鹽和鋁鹽,降低了運行成本。
腐蝕性更小:相較于強酸性的三氯化鐵,聚合硫酸鐵的腐蝕性相對較低,對投加設備和管道的損害更小。
無鋁積累擔憂:避免了使用鋁鹽可能帶來的鋁離子在環境中長期積累的潛在生態風險。
三、應用實踐與優化控制
要大化發揮聚合硫酸鐵的效能,在實際應用中需注意以下幾個關鍵控制點:
投加量的優化:投加量不足,投加量過量,會導致污泥重新穩定且絮體變得粘稠,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。這種聯用技術能進一步降低藥耗,提升脫水效率。
調理條件的控制: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,可能需要額外調酸以充分發揮其效能。
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定性,重構絮體結構,釋放內部結合水,從而為深度機械脫水創造理想條件。它是當前實現污泥有效減量化、降低處置成本的一種經濟、可靠且有效的技術選擇。