不同調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性、脫水性的影響實(shí)驗(yàn)

張 新

(平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山 467001)

城市污水處理廠在處理過(guò)程中每天會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥是含水豐富的帶負(fù)電荷的粒子群，必須對(duì)其進(jìn)行脫水操作，以降低污泥含水率，減少污泥的質(zhì)量和體積，以便進(jìn)一步處理。污泥脫水的關(guān)鍵是改善污泥的脫水性能，絮凝沉降技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，而成為最常用的方法。

影響污泥脫水性能的因素有:污泥的性質(zhì)、污泥的濃度、污泥和濾液的黏滯度、化學(xué)調(diào)節(jié)所加混凝劑種類及數(shù)量、過(guò)濾時(shí)的壓力等，而且這些因素對(duì)污泥脫水性能的影響錯(cuò)綜復(fù)雜［1］，若要全面考慮它需做大量的實(shí)驗(yàn)。

本文實(shí)驗(yàn)中采用鋁鹽、鐵鹽、PAC、PAM四種混凝劑作為調(diào)質(zhì)劑，分別加入到混合污泥中進(jìn)行攪拌，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析比較四種調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥脫水性和沉降性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)藥品:鋁鹽、鐵鹽、PAC、PAM，根據(jù)不同調(diào)質(zhì)劑性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別加入不同量。

實(shí)驗(yàn)污泥:實(shí)驗(yàn)所用的污泥為平頂山市污水處理廠曝氣池中的污泥，取回后污泥馴化兩周以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境。

1.2 實(shí)驗(yàn)分析方法

實(shí)驗(yàn)分析方法見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)儀器

1.3 污泥比阻的測(cè)定原理和方法

污泥脫水性能的綜合性指標(biāo)為污泥比阻，當(dāng)比阻大時(shí)，污泥脫水性能差，污泥較難于脫水;比阻值小時(shí)，脫水性能好。因此在研究污泥脫水性能時(shí)，選取了污泥比阻作為實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。污泥比阻值的測(cè)定可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定［2］。

污泥比阻是單位過(guò)濾面積上，單位干重濾餅所具有的阻力。在數(shù)值上等于黏滯度為1時(shí)，濾液通過(guò)單位質(zhì)量的泥餅產(chǎn)生單位濾液流率所需的壓差。在定壓過(guò)濾時(shí)，根據(jù)卡門(mén)公式有:

式中:t，過(guò)濾時(shí)間(s);V，過(guò)濾體積(mL);u，濾液黏度(Pa·S);C，過(guò)濾單位體積的濾液在過(guò)濾介質(zhì)上截流干固體的質(zhì)量(g/mL);p，過(guò)濾時(shí)壓力(Pa);A，過(guò)濾面積(cm2);Rg，過(guò)濾介質(zhì)的阻抗(cm/g);r，污泥比阻(cm/g)。污泥比阻值的計(jì)算見(jiàn)公式(1)，可以看出t/V與 V成直線關(guān)系，即

由式(2)可知:

斜率b可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出一系列t—V數(shù)據(jù)求得，然后由公式(4)求出比阻。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性的影響

不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性的影響見(jiàn)圖1～圖4。

由圖1可知，加入鋁鹽有利于污泥沉降，加入量在150～200 mg/L時(shí)，沉降速度較快，30 min后沉降趨于穩(wěn)定，污泥體積在30 mL左右。由圖2可知，加入不同劑量的鐵鹽對(duì)污泥的沉降性影響不大，沉降速度較慢，時(shí)間在30 min時(shí)，沉降趨于穩(wěn)定，污泥體積為30 mL左右。同時(shí)實(shí)驗(yàn)表明，最終的沉降體積不隨藥量的增加而呈顯著的效果。由圖3可知，加入PAC對(duì)污泥沉降性有一定提高;在加入初期，不同量的PAC對(duì)污泥沉降性有所不同，但30 min后，不同量的PAC對(duì)污泥沉降性沒(méi)有太大區(qū)別，污泥體積為30 mL左右。由圖4可知，不同劑量的PAM對(duì)污泥沉降性都有一定影響;加入4 mg/L的PAM時(shí)，污泥的沉降性能最優(yōu)于其它劑量的沉降性能。

2.2 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥比阻的影響

不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥比阻的影響見(jiàn)圖5～圖7。

圖5 加入鐵鹽、鋁鹽比阻變化曲線

由圖5可知，隨著鋁鹽、鐵鹽量的增加，污泥比阻均呈下降趨勢(shì)，藥量在150～200 mg/L之間某個(gè)點(diǎn)時(shí)，污泥比阻將達(dá)到最低值;而后，隨著投藥量的增加，污泥比阻呈上升趨勢(shì)。

圖6 加入PAC比阻變化曲線

由圖6可知，PAC對(duì)污泥比阻的變化影響不大。加入PAC的量在30 mg/L時(shí)，比阻達(dá)到最低值;而后隨著投加量的增加，污泥比阻值有上升的趨勢(shì)。

圖7 加入PAM比阻變化曲線

由圖7可知，PAM加入量為6 mg/L時(shí)，比阻值最低為2.5×1011cm/g，優(yōu)于其它投加量的影響效果，表明此值為脫水性最佳點(diǎn)。

2.3 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)pH值的影響

不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)上清液pH值的影響見(jiàn)圖8～圖10。

圖8 鐵鹽、鋁鹽對(duì)上清液pH值的影響

由圖8可知，隨著鋁鹽、鐵鹽量的增加，污泥上清液的pH值均呈下降，原因可能是鋁離子、鐵離子在水中水解產(chǎn)生氫離子。但二者對(duì)pH值影響程度不同，隨著加入量的增加，加入鋁鹽pH值下降到5左右;加入鐵鹽pH值下降到6.5左右。

圖9 加入PAM時(shí)上清液pH值的變化

圖10 加入PAC對(duì)pH值的影響

由圖9、圖10可知，加入PAC、PAM對(duì)pH值影響波動(dòng)較大。從整體上看，加入PAC后，pH值有下降的趨勢(shì)，在加入PAC的量在50 mg/L時(shí)，pH值達(dá)到最低值7.2左右。PAM投藥量為8 mg/L，污泥中pH值為8.15左右，達(dá)到最低值，但在投藥量為8 mg/L時(shí)，污泥中pH值比空白樣的污泥pH值還高，影響效果不是很理想。

2.4 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥上清液COD值的影響

不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥上清液COD值的影響見(jiàn)圖11～圖13。

圖11 鐵鹽、鋁鹽對(duì)上清液COD值的影響

由圖11可知，隨著鋁鹽投藥量的增加上清液COD值呈下降趨勢(shì)，到200 mg/L時(shí)下降到最低，隨后上清液COD值又有上升的趨勢(shì);加入鐵鹽后，污泥上清液COD值呈波動(dòng)性變化，在0～150 mg/L時(shí)，污泥上清液呈下降趨勢(shì)，在200 mg/L時(shí)，污泥上清液又達(dá)到了一個(gè)峰值，而后，其值又一次下降。

圖12 加入PAM時(shí)上清液COD值的變化

由圖12可知，在PAC投量20～40 mg/L時(shí)，COD值達(dá)到最低400 mg/L。在區(qū)間之外的COD值較大。

圖13 加入PAC對(duì)COD值的影響

由圖13可知，加入PAM對(duì)COD值變化呈波動(dòng)性變化。在加藥量為8 mg/L時(shí)，污泥上清液COD值最低，為78 mg/L。

3 結(jié)論

①四種調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性和脫水性都有一定的影響，且PAC、PAM影響較明顯;其中PAC投加量為30 mg/L時(shí)，污泥沉降性和脫水性較優(yōu);PAM投加量為4mg/L，污泥沉降性最佳，PAM投加量為6 mg/L時(shí)，比阻值達(dá)到最低，此時(shí)污泥脫水性能最佳。

②鋁鹽、鐵鹽對(duì)污泥上清液的pH值、COD值影響較明顯，隨著投加量的增加，整體呈下降趨勢(shì);而且PAC、PAM對(duì)二者影響均呈現(xiàn)波動(dòng)性變化，但PAM加藥量為8 mg/L時(shí)，污泥上清液COD值最低，為78 mg/L，pH 值為8.15左右。

綜合以上結(jié)論可知，PAM對(duì)污泥沉降性、脫水性產(chǎn)生的效果非常明顯，而且對(duì)污泥上清液中pH值、COD值一定程度影響，因此，在對(duì)平頂山市污水處理廠污泥處理過(guò)程中可加入PAM，在減少處理剩余污泥的負(fù)擔(dān)方面，效果最佳。

［1］苗 群，畢學(xué)軍，劉志強(qiáng).利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)污泥脫水性能的研究［J］.青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，17(2).

［2］高廷耀，顧國(guó)維.水污染控制工程［M］.高等教育出版社，2003.