廂式壓濾機(jī)脫泥前的預(yù)處理是提升脫水效率、降低污泥含水率的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其核心目的是破壞污泥膠體結(jié)構(gòu)、改善污泥的過(guò)濾性能(如絮凝性、透水性)。常見(jiàn)的預(yù)處理方法可分為藥劑調(diào)理法、物理調(diào)理法和化學(xué)氧化法三大類,具體如下:
一、藥劑調(diào)理法(常用)
通過(guò)投加化學(xué)藥劑改變污泥顆粒表面電荷和結(jié)構(gòu),使細(xì)小顆粒凝聚成大絮體,釋放結(jié)合水,是目前應(yīng)用廣泛的預(yù)處理方式。
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無(wú)機(jī)藥劑調(diào)理
常用藥劑:聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、硫酸鋁、三氯化鐵、石灰等。
作用原理:無(wú)機(jī)藥劑溶于水后形成帶電膠體,中和污泥顆粒表面的負(fù)電荷,破壞膠體穩(wěn)定性,促使顆粒凝聚;同時(shí),石灰等堿性藥劑可提高污泥 pH 值,形成氫氧化鈣等沉淀物,增強(qiáng)絮體強(qiáng)度。
適用場(chǎng)景:適合處理無(wú)機(jī)物含量較高的污泥(如工業(yè)污泥),成本較低,但投加量較大(通常為污泥干重的 5%~20%),可能增加污泥體積。
有機(jī)高分子藥劑調(diào)理
常用藥劑:聚丙烯酰胺(PAM,分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型)。
作用原理:PAM 分子鏈長(zhǎng)且?guī)в谢鶊F(tuán),通過(guò)吸附、架橋作用將細(xì)小污泥顆粒連接成大絮體,絮體結(jié)構(gòu)疏松、透水性好,便于壓濾時(shí)水分排出。
適用場(chǎng)景:對(duì)市政污泥、有機(jī)污泥(如食品、印染污泥)效果顯著,投加量小(通常為污泥干重的 0.1%~0.5%),但成本較高,需根據(jù)污泥電荷性質(zhì)選擇對(duì)應(yīng)類型(如市政污泥多為負(fù)電荷,優(yōu)先選陽(yáng)離子 PAM)。
復(fù)合藥劑調(diào)理
組合方式:無(wú)機(jī)藥劑 + 有機(jī)藥劑(如 PAC+PAM)、無(wú)機(jī)藥劑 + 石灰(如三氯化鐵 + 石灰)等。
優(yōu)勢(shì):彌補(bǔ)單一藥劑不足,例如無(wú)機(jī)藥劑先中和電荷形成小絮體,PAM 再進(jìn)一步架橋形成大絮體,提升絮凝效果;石灰可增強(qiáng)絮體剛性,減少壓濾時(shí)的 “壓縮變形”。
二、物理調(diào)理法
通過(guò)物理手段破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)或改變顆粒形態(tài),釋放胞內(nèi)水和結(jié)合水,適合難脫水的污泥(如剩余活性污泥)。
機(jī)械調(diào)理
方式:攪拌、研磨、均質(zhì)等。
作用:通過(guò)機(jī)械剪切力打破污泥絮體的松散結(jié)構(gòu),使藥劑與污泥更充分混合,提升調(diào)理均勻性;研磨可細(xì)化顆粒,增加比表面積,便于藥劑吸附。
熱處理
方式:將污泥加熱至 60~200℃(根據(jù)溫度分為低溫加熱和高溫高壓加熱)。
作用:高溫可破壞污泥細(xì)胞的細(xì)胞膜,釋放胞內(nèi)水和膠體結(jié)合水;同時(shí),蛋白質(zhì)等有機(jī)物變性凝固,形成更易過(guò)濾的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)勢(shì):無(wú)需投加藥劑,脫水效果顯著(含水率可降低至 50% 以下),但能耗較高,適合高有機(jī)物污泥(如市政污泥)。
超聲波調(diào)理
原理:利用高頻超聲波(20kHz 以上)產(chǎn)生的空化效應(yīng),在污泥中形成微小氣泡并瞬間破裂,產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊力,破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和膠體穩(wěn)定性。
優(yōu)勢(shì):反應(yīng)條件溫和,無(wú)二次污染,可與藥劑調(diào)理結(jié)合使用(減少藥劑投加量),但設(shè)備成本高,處理量較小,適合實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模應(yīng)用。
冷凍 - 解凍調(diào)理
原理:將污泥冷凍至冰點(diǎn)以下,使水分結(jié)冰膨脹,破壞細(xì)胞和膠體結(jié)構(gòu);解凍后,冰結(jié)晶融化釋放自由水,污泥顆粒凝聚成大絮體。
優(yōu)勢(shì):脫水效果好,絮體強(qiáng)度高,壓濾時(shí)不易堵塞濾布;但能耗高(尤其冷凍過(guò)程),受氣候影響大,適合寒冷地區(qū)或有廢冷資源的場(chǎng)景。
三、化學(xué)氧化法
通過(guò)氧化劑破壞污泥中的有機(jī)物結(jié)構(gòu),降低污泥黏性,改善過(guò)濾性能,同時(shí)兼具殺菌、除臭作用。
常用氧化劑
臭氧(O?)、過(guò)氧化氫(H?O?)、次氯酸鈉(NaClO)、高錳酸鉀(KMnO?)等。
作用原理
氧化劑通過(guò)氧化作用斷裂污泥中有機(jī)物的長(zhǎng)鏈,破壞膠體穩(wěn)定性;同時(shí),氧化過(guò)程產(chǎn)生的自由基可分解細(xì)胞結(jié)構(gòu),釋放結(jié)合水。
適用場(chǎng)景
適合處理含有機(jī)物較多、異味大的污泥(如市政污泥、屠宰污泥),但氧化劑成本較高,且過(guò)量投加可能腐蝕設(shè)備,需嚴(yán)格控制劑量。
四、其他預(yù)處理方法
生物調(diào)理法:利用微生物(如放線菌、真菌)分泌的酶分解污泥中的有機(jī)物,破壞膠體結(jié)構(gòu),適合低能耗、環(huán)保要求高的場(chǎng)景,但處理周期長(zhǎng)(數(shù)天至數(shù)周),應(yīng)用較少。
電滲透調(diào)理:通過(guò)電場(chǎng)作用使污泥顆粒帶電移動(dòng),促使水分分離,可與壓濾機(jī)結(jié)合形成 “電滲壓濾”,進(jìn)一步降低含水率,但設(shè)備復(fù)雜、能耗高。
預(yù)處理方法的選擇原則
污泥性質(zhì):有機(jī)污泥優(yōu)先選 PAM 或復(fù)合藥劑,無(wú)機(jī)污泥可選無(wú)機(jī)藥劑;難脫水污泥(如活性污泥)可結(jié)合熱處理、超聲波等物理方法。
成本:大規(guī)模處理優(yōu)先選藥劑調(diào)理(如 PAC+PAM),小規(guī)模或高干度需求可考慮物理法。
后續(xù)處置:若污泥需資源化利用(如堆肥),應(yīng)避免投加有害藥劑(如重金屬藥劑)。
實(shí)際應(yīng)用中,藥劑調(diào)理(尤其是無(wú)機(jī) + 有機(jī)復(fù)合調(diào)理) 因操作簡(jiǎn)便、成本可控,是廂式壓濾機(jī)預(yù)處理;物理或化學(xué)氧化法則多用于特殊工況(如高難度脫水污泥)。
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