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《環(huán)境工程雜志》2014年第七期

1實驗部分

1.1實驗原料實驗污泥:印染污泥樣品取自佛山市某工業(yè)污水處理廠污泥濃縮池，污水處理廠采用水解酸化－生物接觸氧化工藝處理漿染廢水及牛仔洗水。濃縮池污泥靜置沉淀24h后得到實驗用泥。印染污泥性質(zhì)如表1所示。化學試劑:聚合氯化鋁(PAC)，實驗時濃度分別配成2，3，3.75，4.5，5.25，6，7.5g/L。陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，實驗時濃度分別配成25，40，50，75，100，125，150mg/L。水是去離子水，其他化學藥品為分析純試劑。主要儀器:D90-2F電動攪拌機，PS-WN-066污泥比阻測定實驗裝置，TDL-40B臺式離心機，202-AON電熱恒溫干燥箱，PHS-3C精密pH計以及實驗室常用儀器。

1.2實驗方法

1.2.1混凝劑調(diào)理污泥1)單一混凝劑實驗:從污泥濃縮池取一定量污泥于250mL燒杯中，每個燒杯倒入200mL污泥水樣，加入不同濃度調(diào)理劑，使用D90-2F電動攪拌機進行攪拌，先以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min，改變轉(zhuǎn)速為80r/min再攪拌2min使藥劑與污泥水樣充分混合，進行后續(xù)的離心脫水實驗以及混合液的比阻實驗。2)兩種混凝劑實驗:取一定量污泥濃縮池污泥于250mL燒杯中，每個燒杯倒入200mL污泥水樣，先加入一種污泥調(diào)理劑，使用D90-2F電動攪拌機進行攪拌，先以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min，再加入另一種污泥調(diào)理劑，以180r/min攪拌1min，之后以80r/min攪拌2min，使之充分混合并反應，之后進行離心脫水實驗以及混合液的比阻實驗。

1.2.2污泥樣品脫水實驗1)污泥離心脫水實驗:將之前已經(jīng)加入調(diào)理劑調(diào)理好的污泥樣品，倒入離心杯中，在TDL-40B臺式離心機里以3500r/min轉(zhuǎn)速下離心10min，倒出離心杯中的上清液，取出杯底的濾餅，測出濾餅含水率。2)污泥比阻實驗:取100mL已經(jīng)調(diào)理好的污泥樣品倒入燒杯中，參照污泥比阻實驗裝置［6］，真空抽濾脫水至無水滴(真空度不變)，記錄不同時間t以及相對應的濾液體積V，以V為橫坐標，t/V為縱坐標，用圖解法求出斜率b，計算污泥比阻γ，并測出相應的濾餅的含水率。污泥比阻是表示污泥過濾性的綜合性指標，反應了污泥的脫水性能。污泥比阻越大，過濾性能越差，反之過濾性能越好。式中:P為過濾時壓強降，g/cm2;F為介質(zhì)過濾面積，cm2;b是圖解法求出t/V與V形成的直線的斜率;μ為濾液黏滯系數(shù)，N/(S•m2);C為濾液產(chǎn)生濾餅干質(zhì)量，g/mL，根據(jù)污泥以及濾餅中的干污泥量計算得出。

2結(jié)果與討論

2.1聚合氯化鋁(PAC)單獨調(diào)理污泥分別對8個燒杯的污泥樣品加入不同濃度的PAC進行實驗，圖2表示為污泥樣品進行調(diào)理過后，污泥比阻隨著PAC投加量的變化關(guān)系。圖3則表示污泥投加了調(diào)理劑PAC之后，污泥含水率以及抽濾脫水后泥餅含水率的改變。圖2表明投加PAC有助于降低污泥比阻，且有利于污泥脫水。圖3得出，投加PAC也會降低污泥離心后的含水率以及濾餅含水率。當PAC投加量在3～3.75g/L時，污泥的比阻最小，且污泥離心脫水的含水率與污泥濾餅的含水率均最小。此時污泥比阻為3.46×1012m/kg，污泥離心脫水后含水率為89.02%，污泥濾餅的含水率從83.83%減小到77.04%。之后，隨著PAC投加量的增加，污泥的比阻也隨之增大，脫水效果變差。主要是因為PAC是陽離子型的電解質(zhì)，利用其正電的水解產(chǎn)物可以吸附在帶負電的污泥表面，但過量PAC會使污泥表面帶正電，從而失去PAC與污泥顆粒發(fā)揮電中和的優(yōu)勢。因此，污泥的比阻增大，脫水性能變差［7］。從實驗現(xiàn)象來看，加入PAC對污泥絮體的形成影響不大，肉眼幾乎看不到污泥絮體的形成。

2.2陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)單獨調(diào)理污泥分別對7個燒杯的污泥樣品加入不同濃度的CPAM進行實驗，圖4為污泥樣品經(jīng)過CPAM調(diào)理之后，污泥比阻隨CPAM投加量的改變。圖5則表示，投加了CPAM之后，污泥離心脫水的含水率以及污泥抽濾脫水后泥餅含水率的改變。CPAM對污泥比阻和含水率的減小均有明顯效果，通過比阻和污泥含水率的變化趨勢來看，CPAM的最佳投加量在50mg/L。此時污泥比阻為0.687×1012m/kg，離心及真空抽濾后濾餅的含水率分別84.88%、75.24%。當投加少量CPAM時就可以觀察到污泥結(jié)團，這是因為污泥帶有負電荷，而CPAM帶有很高的電荷密度，容易與污泥發(fā)生電性中和，因而結(jié)團。當污泥投加過量的CPAM時，污泥又帶上正電荷，重新相互排斥而失穩(wěn)，使其脫水性能降低［8］。已形成的這些絮體將包裹其周圍的部分游離水結(jié)合成更大的團粒，這種團粒含有大量的游離水，脫水困難，濾餅含水率升高［9］。

2.3兩種絮凝劑復合調(diào)理污泥先在污泥中加入PAC溶液，質(zhì)量濃度保持在3.75g/L不變。以180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min，之后加入CPAM溶液，其投加量分別為0，25，40，50，75，100，125mg/L。充分攪拌3min進行實驗，實驗結(jié)果如圖6、圖7所示。從圖6、圖7得知:PAC溶液的用量對污泥脫水性能影響較小，而最佳的投加方式是先加一定量的PAC溶液，之后再加入CPAM溶液，綜合比阻和含水率的兩方面因素，PAC和CPAM的最佳投加量分別為3.75g/L、40mg/L。但這種投加方式污泥比阻的最小為6.007×1012m/kg。污泥離心后含水率為86.18%，濾餅含水率為75.28%。實驗結(jié)果比單純只加CPAM調(diào)理污泥的比阻值要大，其原因是，在對污水進行預處理階段，已經(jīng)向污水投加了一定量的PAC，所以，在污泥濃縮池中未進行帶式壓泥機之前的污泥可以單純的只加CPAM調(diào)理污泥。Sommese等也提出了一種新的處理污泥方法:首先向難脫水的污泥中加入一定量無機絮凝劑;然后加入一定量的微粒組分;最后，向混合液中加入高分子絮凝劑。其原因是由于污泥中膠質(zhì)顆粒多帶負電荷，加入PAC之后，PAC在水中形成各種形態(tài)的水和絡(luò)合物可以吸附帶負電荷的膠體粒子，通過壓縮雙電層、電荷中和、羥基間的橋連等作用，使膠體脫穩(wěn)。CPAM的吸附架橋作用使已經(jīng)脫穩(wěn)的膠體迅速形成大的絮體，實現(xiàn)固液分離［10］。

3結(jié)論

1)在PAC、CPAM對濃縮池污泥脫水效果實驗中，PAC的最佳投加量為3～3.75g/L，CPAM的最佳投加量為50g/L。比阻分別為3.46×1012，0.687×1012m/kg。PAC加藥后污泥離心含水率為89.02%，濾餅含水率為77.04%。CPAM加藥后污泥離心含水率為84.88%，濾餅含水率為75.24%。二者相比較，CPAM脫水效果遠遠好于PAC。2)在PAC和CPAM聯(lián)合調(diào)理污泥的實驗中，污泥的比阻值較不加混凝劑有了一定的改善。在PAC、CPAM投加量分別為3.75g/L、40mg/L，比阻值減小為6.007×1012m/kg。但污泥離心后含水率的結(jié)果表明，2種混凝劑聯(lián)合調(diào)理印染污泥效果不好，原因是印染污水在預處理混凝沉淀池時已加入了PAC用于沉淀印染污水中懸浮顆粒。因此，在污泥濃縮池再加入PAC效果反而不好。3)在實際生產(chǎn)中，污水廠每天產(chǎn)生2000m3的污泥，污泥進入壓濾機之前每天CPAM的用量為125kg。通過實驗得出CPAM最佳投加量為50g/L時，每天CPAM的用量減小為100kg，可以減小CPAM的用量，降低污水廠成本。

作者：張礫文羅建中鄧俊強劉敏強單位：廣東工業(yè)大學環(huán)境與工程學院