周 纳
（福建海峡环保集团股份有限公司，福建 福州 350014）
【摘 要】以垃圾渗沥液厂剩余污泥为研究对象，研究不同去除剂对钙镁离子的去除率效果以及对污泥活性、沉降性能的影响。
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关键词 垃圾渗沥液；钙镁离子；去除剂；沉降性能
0 前言
目前垃圾渗沥液的处理主要采用两级生物脱氮式MBR工艺处理，出水效果较好，但由于渗沥液中钙、镁离子含量较高，处理过程中的浓缩液又回流到系统中，故钙、镁离子在系统中不断循环、累积，含量不断增加，易造成构筑物及膜件结垢，导致构筑物的有效容积减少、膜件的使用寿命降低、运行维护成本增加等不良影响，因此如何去除系统中的钙、镁离子成为亟待解决的问题。文献资料显示，腐植酸钠[1]、葡萄糖酸钠[2]、碳酸钠[3]、碳酸钾[3]四种物质对钙、镁离子的去除有一定的效果，且钙、镁离子的去除多是采用化学方法形成沉淀后随污泥排出系统[3]，故笔者认为将去除剂在离心脱水前端管道添加，与脱水前的污泥混合均匀后，经絮凝剂调质，脱水处理的工艺路线较为可行。选择适宜的去除剂必须满足对废水处理系统造成的影响小、对钙镁离子的去除效果好的要求，因此实验研究主要围绕去除剂的可用性和作用效果进行去除剂的选择。
1 试验部分
1.1 试验样品与药品
1.1.1 试验样品
某垃圾渗沥液厂剩余污泥样品MLSS为19.15g/L，剩余污泥经离心脱水后上清液SS为400mg/L、钙离子含量为1022mg/L、镁离子含量为397mg/L（以上数据均为月平均值）。
1.1.2 药品
腐植酸钠、葡萄糖酸钠、碳酸钠、碳酸钾分别配制15%（m/v）溶液，以及0.2%（m/v）聚丙烯酰胺（PAM）溶液。
1.2 试验方法
1.2.1 钙镁离子去除效果试验
取100ml剩余污泥于500ml的烧杯中，分别将一定体积的腐植酸钠溶液、葡萄糖酸钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液，加入到剩余污泥样品中，充分混匀后静置，取上清液，测定其中钙离子与镁离子的浓度。
1.2.2 絮凝性试验
取100ml剩余污泥于500ml烧杯中，添加适量的去除剂混合均匀，再加入适量0.2%PAM溶液，混匀，过80目筛，计时30秒收集滤出液，筛选对絮凝效果影响较小的药剂；
1.2.3 回流上清液对污泥活性影响试验
将试验样品的上清液根据比例加入200mlMBR混合液中，用溶氧仪不定时测定混合液中溶氧值，并做记录，直至溶氧值降低到1.00mg/L。
2 试验结果与分析
2.1 去除剂对钙镁离子去除效果
按1.2.1试验方法，取静置后上清液，分别测定其中钙离子与镁离子的浓度，计算钙镁离子综合去除率（即钙离子去除率和镁离子去除率的总和），结果见图1。
从图1中可以看出碳酸钠与碳酸钾对钙镁离子的具有明显去除效果，碳酸钠与碳酸钾对钙镁离子的综合率去除都是随着加入量的增加而增大，碳酸钠去除效果在4ml达到最大，碳酸钾去除效果在10ml后达到最大，之后二者去除效果则维持在一定的水平趋于平缓；而腐植酸钠加入量越大，钙镁离子的去除效果越好，最后保持在一个稳定值，但随着腐殖酸钠的加入上清液的色度则越来越大，因此腐植酸钠不适合大量的加入；葡萄糖酸钠随着试剂的量不断加大，对去除钙镁离子的去除效果非常不明显，因此葡萄糖酸钠不适合作为去除剂。
2.2 加入去除剂后对污泥絮凝性能的影响
（1）污泥脱水需要加入一定量的PAM溶液，按照1.2.2的试验方法，不加入去除剂，仅加入不同体积的0.2%PAM溶液做空白试验，结果见表1.
由上表可以看出，当投加量小于8ml是絮凝效果不够，上清液量较少，当投加量大于12ml时由于液体粘度较大，絮凝效果并没有随着添加量的增加而增加，反而呈下降趋势，因此絮凝剂的投加量应控制在8ml至12ml之间。
（2）按照1.2.2的试验方法，保持0.2%PAM溶液投加量为12ml进行试验，计算样品滤出率（注：滤出率=（滤出液体积/总体积）×100%，总体积=100+去除剂投加量+PAM投加量）与空白样品滤出率的比值，结果见图2.
从图2可以看出腐殖酸钠加入后呈显著的下降趋势，但由于腐植酸钠是一种无定型的黑色高分子胶体，具有复杂的结构和多种功能团，因而有很高的反应活性和较强的吸附性能[1]，当腐植酸钠加入量少于2ml时对絮凝效果有一定的增益作用，同时实验表明当加入腐植酸钠1ml后，样品上清液的悬浮物由原来的400mg/L降低到50mg/L，且色度并未明显增大，因此少量的腐植酸钠对絮凝具有一定的提高作用；碳酸钾、碳酸钠加入后同样呈下降趋势，但碳酸钠的下降趋势较为平缓，故碳酸钠对絮凝性能的影响远小于碳酸钾，结合2.1可以看出当去除效果最优时碳酸钠与碳酸钾滤出率比值分别为0.9324和 0.5409，可见碳酸钠在投加量、去除率、对絮凝性影响方面的表现均优于碳酸钾。
2.3 混合去除剂对絮凝效果及沉淀率的影响的研究
根据前期试验结果，选择15%腐植酸钠溶液1ml、2ml、3ml，15%碳酸钠溶液3ml、4ml、5ml，0.2%PAM溶液8ml、10ml、12ml进行正交试验，研究三种试剂复合使用对絮凝效果以及钙镁离子综合去除率的影响，同时以仅投加0.2%PAM溶液做上清液空白试验，结果见表2。
从上表可以看出，对滤出率比值而言影响因素主次顺序为腐植酸钠添加量>PAM添加量>碳酸钠添加量，优化水平组合为腐植酸钠1ml、碳酸钠3ml、PAM10ml；对去除率而言影响因素主次顺序为腐植酸钠添加量>PAM添加量>碳酸钠添加量，优化水平组合为腐植酸钠3ml、碳酸钠3ml、PAM10ml。
可见，不同考核指标分析出的优化条件不一致，必须根据因素的影响主次，确定最佳工艺条件，对比两组优化水平仅腐植酸钠存在差异，综合比较腐植酸钠投加1ml与3ml时滤出率比值、去除率以及上清液色度的影响，选定1ml作为结果。因此，复合试剂的最佳组合为A1B1C2，即100ml剩余污泥中添加15%腐植酸钠溶液1ml、15%碳酸钠溶液3ml、0.2%PAM溶液10ml，该组试验钙镁离子综合去除率为117.16%，滤出率比值为1.03。
2.4 回流上清液对污泥活性的影响
污泥处理后上清液回流到MBR池，因此根据上清液量与MBR池体积进行计算，按比例将三种试剂复合添加后的上清液加至MBR池污泥混合液中，按1.2.3试验方法测定污泥的耗氧情况，同时做空白试验，结果详见图3。
由图3可知，加入上清液样品与空白样品的耗氧曲线变化不明显，且随时间差异越来越小，11min后基本达到一致，说明上清液对生物活性的影响是极小的。
3 结论
（1）碳酸钠在所选的四种药剂中对钙镁离子去除效果较好，对剩余污泥絮凝影响较小，作为去除剂于离心脱水前端管道添加是最优的。
（2）复合添加少量腐植酸钠对污泥絮凝作用以及钙镁离子去除作用均有一定的提高。
（3）当碳酸钠与腐植酸钠复合添加后，它们与絮凝剂的添加量最佳组合为每100ml剩余污泥添加15%腐植酸钠溶液1ml、15%碳酸钠溶液3ml、0.2%PAM溶液10ml。
（4）三者复合添加后上清液回流对MBR池的污泥活性影响极小。
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参考文献
［1］王建伟,孙力平,等.腐植酸钠对钙、镁离子吸附效果的研究.环境科学与管理[J].2008,33(12):37-39
［2］汪祖模,徐玉珮,等.水质稳定剂——葡萄糖酸钠[J].化学世界,1982,06.
［3］郑艳丽,王文龙,等.富钙镁离子溶液以碳酸盐沉淀固定CO2的试验研究[J].工程热物理学报,2012,33(9):1635-1638.
［责任编辑：刘展］
