供水與污水 | 優化污泥處理并降低成本

這些系統在具有挑戰性的全球環境下運行，其過濾元件已成為整個系統的集成部分。成功的操作運行必須依靠其驗證系統效率的能力，在某些情況下，還要靠規程標準。

壓載水處理（及過濾）是一個暴露在不同水條件下的應用。海上船只在世界各地航行時，很容易面對具有挑戰性的運行條件。

在進水過程中，因季節和汲水位置的不同，水的質量和密度會發生顯著變化，表現出典型的淡水、咸水和海水等。而處理壓載水的鹽度系統，通常范圍在3.1%～3.5%（雖然在某些地區可以更高）。隨著水溫變化，有機物的量會出現不同差異，需在處理前先過濾。

有機物通常被分為兩類；Phytoplankton （10 ~ 50微米）和Zooplankton（2015年6月，《歐洲標準EN14742污泥表征實驗室化學調節步驟》發表。本文為歐洲標準化委員會CEN TC 308號論文，集合了各領域工作成果，包括：在法國和國外實驗室所做的實驗；城市和工業污泥處理設備上做取得的“產出”結果對比；針對實驗室及工業現場所做的絮凝測試工具設計及驗證。

此方法、標準及測試工具現已完備，可供污泥濃縮及脫水領域的運營商們使用，如有必要可以檢查、調整、劑量和/或試劑的性質，以便將經營成本管理最優化。此外，制造商和供應商的試劑（混凝劑和絮凝劑），可根據客戶申請產品認證方式，與OEM商或工程師們確認整個污泥處理過程。

每一種類型的污泥濃縮（最初的處理、激活、消化或工業處理），都要用到浮選機、沉淀裝備或重力帶式機械濃縮機。機械脫水，采用壓濾機、皮帶機、螺絲機、或螺旋沉降離心機，可將90~99%的內部水量（初始值）減少到70~85%（脫水后）；然后持續穩定地處理污泥，使污泥最后達到處理、運輸和儲存都不滴水的狀態；盡可能限制后續的運營成本（運輸、干燥、物料回收、處置）。

污泥在污水處理廠的運營成本，非常依賴現有的污泥化學處理法（混凝、絮凝、石灰）。因此優化是重要的。污泥中添加化學試劑，必然使分散的膠體顆粒形成更大、更密實的絮體，為了便于固液分離，獲得較好的固體捕獲率，便于水分排出，達到較高的污泥干燥度。

標準方法

許多化學和物理參數都會影響污泥的絮凝，以及固液分離過程的一致性。CENTC 308標準化委員會成員，已花費了幾年的時間來進行這項研究。他們希望找出實驗室測試條件下最適合的絮凝操作條件，實現可重復的最終濃縮及脫水效果，并與工業現場機器可產生的絮體的性質吻合。后來，就產生了EN 14742標準方法。

他們在一個歐洲實驗室中，對此方法進行了驗證。來自6個國家的15位專家，其中也有IFTS的成員，使用3種不同的絮凝藥劑，對活性污泥、菌致分解污泥以及從飲用水過濾后產生的污泥，進行了270個絮凝試驗。驗證后的數據，已按ISO 5725-2數據要求，寫入EN 14742標準。平均相對標準：重復性偏差值為1.8%（最小0.9%，最大3.5%）；相應再現率為2.9%（最小1.5%，最大5.5%）。

這樣的數據，在標準中完全可被接受。EN 14742標準，描述了不同批次、不同劑量以及不同的多個試劑輸入序列時，絮凝泥漿試劑性質的測定情況。必須使用設備確保最初選配的試驗品的質量，沒有經過很強的剪切處理，不會對絮凝研究產生不利影響。因此，關于實驗室“攪拌式反應器”的尺寸和混合特性，標準中也做了描述。并詳細介紹了測試的每一個階段，考慮了各種負面影響因素，介紹了不同條件下應做何種選擇。

測試裝置

由于污泥或懸浮液的絮凝效果試驗條件敏感，IFTS設計和開發了一個特定的設備，稱其為Bootest，與其他操作同時進行，通過標準應用，以確保最好的實驗室污泥絮凝條件。

這個設備中配有一些在被控制、量化、可追溯和可重復的條件下可應用的簡單可靠的測試程序，以確定工業脫水的最佳條件。這套實驗室bootest設備（見圖1），包括兩個獨立或聯合單元，配有：

? 一個絮凝器——配有4葉片螺旋槳和可彈出背板的攪拌式反應器

? 在排水單元中有一個自動、直接的絮凝污泥傳送裝置

? 排水單元

? 一個可隨著時間變化對產生的濾液進行稱重的設備

? 測試條件記錄及連續的產出調查該設備允許：

? 采用不同絮凝劑混凝、絮凝污泥樣品，在可控、可量化、可重復的條件下，無需考慮操作者

? 對絮凝污泥排水能力的測量；這是選擇重力帶式機械濃縮機的尺寸、優化其性能所需要的基本數據

? 在可控、可量化、可重復的條件下優化絮凝，來選擇帶式壓濾機或螺旋沉降離心機所需絮凝劑的性質和用量，進行脫水

? 準備可再現的增稠絮凝污泥樣品，以研究壓力或離心條件下的過濾脫水能力（在試驗臺或管式離心機上做壓濾試驗），或進行更可靠的干燥極限測量（一個法國AFNOR標準已在審查此參數）

這款實驗室Bootest設備非常實用，可以非?？斓匾粋€接一個進行絮凝試驗，以選擇絮凝條件（試劑的性質和劑量）。

表1：兩臺設備表征對比：實驗室Bootest設備與現場Bootest設備

在EN 14742標準文本中描述的可重復性/可再現性結果，已在這個設備實驗中得到了驗證。

IFTS機構還開發了另一種設備，名為Field（現場） Bootest，很適合污水處理廠的操作員使用，能協助他們根據不同的污泥變化做日?；瘜W條件調整，降低運營成本?，F場Bootest設備，可按照標準方法，在污水處理廠里進行污泥絮凝“現場”試驗。這款設備的尺寸和重量都被大大減小了（不到20公斤，符合飛機客艙行李要求），且易于使用，滿足電力運行條件，遵循攪拌順序（速度和持續時間），可記錄濾液的產出量。

現場Bootest設備的產出結果，可告知操作員需要的絮凝劑用量。操作員可據此并按照實際時間調整劑量，通過降低聚合物消耗，防止過量，阻止污泥質量變化，保持脫水污泥的干燥和產出率。

表2： 實驗室Bootest設備與現場Bootest設備結果對比：

表1對這兩種設備進行了比較。以一種交聯聚合物（劑量：14kg/TDS）為介質，在絮凝污泥上進行了一個重復性試驗（一式三份，同一操作者），以及一個再現性試驗（三個不同的操作者）。表2上列有結果。用現場Bootest設備做試驗，得到的結果與實驗室Bootest設備獲得的結果相似。在重復性和再現性上的變化系數，符合在EN 14742標準，在實驗室條件也可獲得。

結論

為提高污泥的處理性能、降低成本，必須優化第一步——污泥絮凝。然而，之前通常的絮凝試驗做法，既不能確?？勺匪菪?、可重復性，結果也未必準確。還常需使用過量的昂貴試劑，效果較低。

IFTS機構所做的污泥絮凝實驗性研究，及其在CEN TC 308歐洲標準化委員會所起的積極作用，將Bootest設計具體化，并將相關測試方法進一步升級，從而產生了歐洲EN 14742標準。

現場Bootest設備

他們是污泥絮凝的有利“工具”及“歐洲參考法”，即使重負載或高粘性污泥也適用。在實驗室規模的嚴格控制下，絮凝效果相同，可量化的和可重復條件下，使絮體可以加厚。

為滿足專業需求，IFTS研發的實驗室）Bootest設備，可以優化絮凝條件（試劑性質及劑量），保證污泥濃縮脫水及后續脫水工作的穩定可靠，而現場Bootest設備，可以控制絮凝，調整絮凝條件，以降低污泥處理工藝的成本。