混凝剂对污泥产量的影响

2025-01-24 14:21 宁夏

混凝是水处理中常用的技术，其目的是为了使悬浮物、胶体、部分溶解性物质发生凝聚，以利于这些杂质以污泥形式沉淀分离。不同水处理项目，所使用的混凝剂种类不同，如聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铝（PAS）等，不同的混凝剂适用条件不同，对污泥产量的影响也不同，本文通过计算，分析各种混凝剂对污泥产量的影响，供水处理人士在选择混凝剂时参考。

一、聚合铝盐混凝剂对污泥产量的影响

GB/T22627-2022《水处理剂聚合氯化铝》中规定液体PAC的Al2O3的质量分数≥8%；HG/T5006-2016《水处理剂聚硫酸铝》中规定液体PAS的Al2O3的质量分数≥8%。英国水研究中心推荐的聚合铝盐混凝污泥产量计算式如下。

式中：S 为绝干污泥产量，g/m³；T 为混凝所去除的浊度，NTU；C为混凝所去除的色度，H；A 为铝盐混凝剂的投加量（以Al2O3计），g/m³。

由上式可见，1.53A 即为聚合铝盐混凝剂导致的污泥增加量。例如，一污水处理厂处理量为30000 m³/d，混凝过程中投加液体PAC 300g/m³，则PAC导致污泥增加量为：(30000×1.53×300×8%)÷1000000 = 1.10 t/d。PAS的Al2O3的质量分数与PAC相同，采用两者导致的污泥增加量也相同。

同时，日本水道协会推荐的混凝污泥产量计算式与英国水研究中心推荐的计算式中，对铝盐混凝剂导致污泥增加量的系数均是1.53，这印证了上述计算方法的正确性，如下式所示。

二、非聚合铝盐混凝剂对污泥产量的影响

美国康奈威尔大学推荐的采用硫酸铝混凝时绝干污泥量计算公式如下。

式中：S 为绝干污泥产量，lb/d（磅/天）；Q 为处理水量，mgd（百万加仑/天）；A 为聚合硫酸铝投加量[以Al2(SO4)3·14H2O计]，g/m³；SS 为原水总悬浮物质量浓度，mg/L。例如，一污水处理厂处理量为30000 m³/d，换算成百万加仑/天为Q = 7.93 mgd，混凝过程中投加液体硫酸铝A=300g/m³，则硫酸铝导致污泥增加量为：8.34×7.93×0.26×300=5158.62 lb/d，换算单位后为2.34 t/d。

三、聚合铁盐混凝剂对污泥产量的影响

HG/T4672-2022《水处理剂聚氯化铁》中规定液体PFC中铁离子含量≥8%；GB14591-2006《水处理剂聚合硫酸铁》中规定SPFS中全铁质量分数≥11%。英国水研究中心推荐的聚合铁盐混凝污泥产量计算式如下。

式中：S 为绝干污泥产量，g/m³；T 为混凝所去除的浊度，NTU；C为混凝所去除的色度，H；F 为铁盐混凝剂的投加量（以Fe计），g/m³。

由上式可见，1.9F 即为聚合铁盐混凝剂导致的污泥增加量。例如，一污水处理厂处理量为30000 m³/d，混凝过程中投加液体PFS 300g/m³，则PFS导致污泥增加量为：(30000×1.9×300×8%)÷1000000 = 1.37 t/d。

如果采用SPFS，相同加药量下，混凝剂导致污泥产量增加1.88 t/d。

四、非聚合铁盐混凝剂对污泥产量的影响

美国康奈威尔大学推荐的采用氯化铁混凝剂混凝时绝干污泥量计算公式如下。

上式与硫酸铝混凝剂混凝时绝干污泥量计算公式形式一致，但A的系数为1.9，而硫酸铝混凝剂的A的系数为0.26，即氯化铁导致混凝污泥增加的量是硫酸铝的7.3倍。

总结

各种混凝剂导致混凝污泥增加量不同，从以上计算可见：（1）聚合物混凝剂的产泥量比非聚合物混凝剂的产泥量少，这是由于非聚合物混凝剂投入水中以后，铝离子存在多步水解反应，反应产物难以控制，易产生沉淀物和氢离子，而聚合物混凝剂属于预水解物质，在药剂生产时，即已引入氢氧根离子中和了氢离子；（2）铝盐混凝剂的产泥量比铁盐混凝剂的产泥量少，这是由于铝的分子量低于铁。这是基于理论计算得出的客观事实，所以部分药剂生产商极力宣称自己的产品产泥量小是没有科学依据的。但是，不同混凝剂有不同的适用场景，因此，在选择混凝剂时，应综合考虑药剂成本、污泥处置成本、适用条件等因素。

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