基于南方某水廠排泥水處理的聚丙烯酰胺（PAM）應(yīng)用研究

呂健

【摘 要】論文基于南方某水廠的水庫的水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際排泥水污泥特性，從排泥水PAM反應(yīng)機(jī)理、PAM實(shí)驗(yàn)室品種篩選、PAM實(shí)際應(yīng)用等方面，系統(tǒng)介紹了實(shí)際工程中排泥水中PAM藥劑選用方法。

【Abstract】Based on the characteristics of reservoir water quality in a water plant in south China and considering the actual sludge characteristics of the project site， the paper introduces the PAM reagent selection method in sludge water discharge of practical engineering from the aspects of on the PAM reaction mechanism， the section of PAM laboratory variety， and the practical application of PAM.

【關(guān)鍵詞】聚丙烯酰胺（PAM）；排泥水處理；污泥回收率；泥餅含固率

【Keywords】PAM； treatment of sludge water； recovery rate of sludge； solid content of mud cake

【中圖分類號(hào)】X703.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）08-0129-02

1 引言

水廠的生產(chǎn)用水主要集中在沉淀池排泥水及濾池的反沖洗用水，二者水量最大能占到水廠總生產(chǎn)水量的7%左右。在水資源日益緊張的今天，節(jié)約用水顯得愈發(fā)重要。另一方面，從基建投資、水廠日常生產(chǎn)能耗及環(huán)境保護(hù)方面來講，處理利用好水廠排泥水也具有重要的工程及社會(huì)意義。

2 工程背景

項(xiàng)目給水廠位于中國(guó)南方某省省會(huì)城市，水源采用水庫水，水質(zhì)較好，所監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)基本可達(dá)到地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為40×104m3/d，一期建成，預(yù)留深度處理用地，其主要凈水處理工藝采用常規(guī)傳統(tǒng)工藝。同時(shí)工程針對(duì)項(xiàng)目水源水質(zhì)特點(diǎn)，合理進(jìn)行排泥水處理工藝，排泥水處理工藝：反應(yīng)池及濾池→排水排泥池→污泥濃縮池→脫水機(jī)房→泥餅外運(yùn)及濾后液排放。

3 排泥水PAM反應(yīng)機(jī)理

在給水廠的排泥水處理中，為了改變污泥的穩(wěn)定性，通常通過投加少量PAM來進(jìn)行調(diào)質(zhì)從而達(dá)到目的[1]。一般認(rèn)為PAM的反應(yīng)機(jī)理主要有三種：去水化作用、電中和作用及架橋作用。根據(jù)污泥性質(zhì)及PAM類型的不同，主要反應(yīng)機(jī)理亦有不同，但是無論在何種作用機(jī)理下，污泥調(diào)質(zhì)的主要任務(wù)就是增大污泥顆粒尺寸，從而克服水合作用及電性互斥作用破壞污泥膠體粒子的穩(wěn)定性。

4 PAM實(shí)驗(yàn)室品種篩選

不同的水源，不同的處理工藝，水廠的排泥水的污泥特性都有一定差別[2]。針對(duì)不同的污泥水，PAM類型從根本上影響著調(diào)質(zhì)效果，因此有必要通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)選用適合于某南方地區(qū)水庫水的PAM類型。

PAM處理效果的好壞，主要可以通過兩個(gè)方面來衡量：

①上清液的SS值；

②下層污泥的過濾性能。

4.1 上清液SS值測(cè)定

用8只潔凈實(shí)驗(yàn)用瓶同一時(shí)間收集8份等量的某南方地區(qū)水庫水排泥水濃縮污泥（取自同一處，含固率5.2%），用8種不同類型的PAM配置8份濃度皆為0.3%的PAM溶液，進(jìn)行燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)。經(jīng)快速攪拌、慢速攪拌及靜置沉降后，觀察各燒杯中的絮凝情況及測(cè)定上清液SS值。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

通過表1分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于該水源水陰離子、陽離子及非離子型PAM都能滿足要求，這是由于該水源水質(zhì)較好，排泥水中主要成分為無機(jī)物，有機(jī)物含量少。但是，即使都能適合，各品種之間的調(diào)理效果也存在區(qū)別，由以上分析可知，F(xiàn)O4650SH陰離子型最適合處理該水庫水。

4.2 下層污泥的過濾性能

由于污泥調(diào)質(zhì)的主要任務(wù)就是增大污泥顆粒尺寸，PAM調(diào)質(zhì)效果越好，污泥顆粒尺寸越大，污泥的過濾性能越好。在各泥水樣本總量（250ml）相同的情況下，分別加入濃度皆為0.3%的等量各品種PAM溶液，在經(jīng)過相同的時(shí)間后，通過測(cè)定濾液量的多少來衡量污泥過濾性能的優(yōu)劣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，各類型PAM調(diào)制后污泥的過濾性能由大到小為：J-1150>FA920PWG>C-97-310>FO4650SH>AN910SH>AN910PWG>LT25S >J-3450；一般而言，陽離子及非離子型的過濾性能強(qiáng)于陰離子。但是由于陽離子及非離子型PAM價(jià)格比陰離子型貴1倍，綜合考慮PAM降解速度、過濾性能及價(jià)格因素，主要選用J-1150、FO4650SH型PAM進(jìn)行對(duì)比分析。

5 PAM實(shí)際應(yīng)用

5.1 J-1150陽離子型PAM

5.1.1 投加率實(shí)驗(yàn)

對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本按不同J-1150陽離子型PAM投加率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)樣本的污泥回收率、泥餅含固率及分離水SS值進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：①隨著PAM投加率的增加，污泥回收率逐漸增加，但當(dāng)PAM投加率達(dá)到一定值后，污泥回收率趨于某一極限最大值；②泥餅含固率不隨PAM投加率變化而發(fā)生顯著變化；③隨著PAM投加率增加，分離水SS值逐漸降低， 同時(shí)當(dāng)PAM投加率達(dá)到一定值后，分離水SS值達(dá)到某一極限最小值；④PAM 投加率在0.1%～0.16%干污泥時(shí)，效果最佳，此時(shí)，污泥回收率達(dá)到99%，污泥含固率能達(dá)到40%以上。

5.1.2 投加濃度實(shí)驗(yàn)

按同樣方法對(duì)每個(gè)樣本的污泥回收率及泥餅含固率進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：污泥回收率及泥餅含固率都不隨PAM投加濃度不同而發(fā)生顯著變化。

5.2 FO4650SH陰離子型PAM

5.2.1 投加率實(shí)驗(yàn)

對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本按不同F(xiàn)O4650SH陰離子型PAM投加率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)樣本的污泥回收率、泥餅含固率及分離水SS值進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：①隨著PAM投加率增加，污泥回收率、泥餅含固率、分離水SS值變化與J-1150型PAM變化基本一致；②FO4650SH陰離子型PAM 投加率在0.1%～0.13%干污泥時(shí)，效果最佳，此時(shí)，污泥回收率達(dá)到99%，污泥含固率能達(dá)到40%以上。

5.2.2 投加濃度實(shí)驗(yàn)

按同樣方法對(duì)每個(gè)樣本的污泥回收率及泥餅含固率進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：污泥回收率及泥餅含固率都不隨PAM投加濃度不同而變化。

5.3 二者對(duì)比分析

由以上二者關(guān)于該項(xiàng)目排泥水的投加量及投加濃度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，J-1150陽離子型PAM的投注率較FO4650SH陰離子型PAM大，這是由于陽離子的分子量較小，要形成較大的絮凝體，需要的陽離子PAM的量就相對(duì)較大。二者的相同點(diǎn)在于，PAM在開始投加時(shí)，上清液的SS值降低較快，但當(dāng)達(dá)到一定值后，再增加投加量，其SS值并無明顯降低。

在投加濃度方面，二者的稀釋濃度不同，并不能影響污泥的回收率及泥餅的含固率。這說明在該地區(qū)的排泥水處理中，即使PAM投加濃度不同，但在投加總量一定的情況下，其排泥水的處理效果差別不大。

6 結(jié)論

①PAM能夠有效地改善污泥的沉降及離心性能，從而使污泥的脫水效果更佳。

②針對(duì)該項(xiàng)目水源的水質(zhì)特點(diǎn)，可以通過投加陰離子型（FO4650SH型）或陽離子型PAM（J-1150型）改善污泥脫水性能。

③通過投加0.1%～0.16%（干污泥）的陽離子型PAM或者0.1%～0.13%（干污泥）的陰離子型PAM都能使得項(xiàng)目的污泥回收率達(dá)到99%，泥餅的含固率達(dá)到40%，滿足30%的設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄧慧萍，梁超，許建華. PAM 在給水廠排泥水處理中的調(diào)質(zhì)作用及機(jī)理探討[J]. 給水排水，2004，30（6）：31-33.endprint