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        常見問題

        聚合氯化鋁改善污泥脫水性能的研究

        時間:2020/07/23 點擊:

        摘要:聚合氯化鋁(PAC)水解產生正電荷且具有長鏈架橋作用,實驗研究其對污泥絮體、脫水性能和沉降性能的影響。結果表明,PAC投加量為0.136g/g(干重,下同)時,濾餅的含水率較低,為72.55%,而投加量為0.149g/g時,離心上清液濁度較低,為17NTU,且沉降性能得到了明顯的改善。這是因為PAC的投加,既改變了污泥絮體的結構,也增強了污泥的團聚能力,從而改善了污泥的脫水性能和沉降性能。

        污泥是城市污水處理產生的副產物。隨著城鎮化的加快,污水量也在不斷地增加,污泥的產量也在不斷地增多。污泥含水率高,且有大量的有毒有害物質,如果處置不當,則會產生二次污染。

        污泥的傳統處置方法有填埋、焚燒、土地利用等,但是它們的應用都因為污泥的高含水率等問題受到局限,因此,降低污泥的含水率是解決污泥處理難題的關鍵。目前的污泥處理中,通常是加入高分子無機絮凝劑使其絮凝脫水,既利用高分子的橋架絮凝作用,又能夠中和污泥上的負電荷,使粒子增加凝聚力,改善污泥的脫水性能。波濤聚合氯化鋁廠家通過添加聚合氯化鋁(PAC)來改善污泥的脫水性能,并研究其改善污泥脫水性能的機理。

        1、實驗部分

        1.1材料與儀器

        污泥取自某污水處理廠污泥調節池,采樣后置于冰箱冷藏保存。為了保證實驗的可比性,實驗污泥均在采樣后5天內用完。污泥含水率為92.62%,pH為6.71。

        主要化學試劑:聚合氯化鋁(PAC);所用水均為蒸餾水。

        主要儀器:BS224S型電子天平;DBJ-623型電子變速攪拌機;101型電熱鼓風干燥箱;UV-2500紫外分光光度計;2XZ-1型旋片式真空泵。

        1.2實驗方法

        1.2.1污泥處理方法

        在6個500mL的燒杯中分別加入400mL污泥,以及一定量的PAC,在150r/min轉速下攪拌1min,然后50r/min轉速下攪拌5min,使得PAC與污泥充分反應。

        1.2.2污泥沉降性能的測定

        量取100mL污泥,投入一定量的PAC,采用1.2.1中的處理方法進行制備,然后倒入100mL量筒中,按照污泥沉降實驗方案中的規定,每隔幾分鐘(由于污泥沉降的特性間隔時間逐漸延長)記錄一次污泥體積,共計時30min。在相同條件下,改變投加PAC的量,得到一組數據以比較污泥的沉降性能。

        1.2.3濾餅含水率的測定

        將100mL經過處理后的污泥倒入布氏漏斗,在恒定的壓力(0.075MPa)下抽濾一段時間,然后取出部分污泥泥餅置于表面皿中,于烘箱中105℃恒溫烘干至恒質量,冷卻后稱質量,后代入式(1)計算濾餅的含水率:

        α=(W2-W3)/(W2-W1)×100% (1)

        式(1)中α為濾餅含水率,%;W1為空蒸發皿質量,g;W2為蒸發皿質量+濕樣質量,g;W3為蒸發皿質量+干樣質量,g。

        1.2.4過濾速度的測定

        將100mL經過不同處理后的污泥放于布氏漏斗,恒定過濾壓力為0.075MPa。每隔20s記錄一次濾液體積,共計3min。在抽濾過程中不斷地調整壓力,使其保持恒定。通過濾液體積的變化,考察PAC對污泥過濾速度的影響。

        1.2.5濾液中蛋白質含量的測定

        取100mL處理后的污泥,真空抽濾后取其濾液,采用雙縮脲法,在紫外條件下測出吸光度,再以牛血清蛋白為標準蛋白測定出濾液中胞外蛋白質含量。標準曲線的測定是在相同的外界條件下進行。

        2、結果與討論

        2.1PAC對污泥絮體結構的影響

        污泥的胞外聚合物EPS是污泥絮體的重要組成部分,它對污泥的沉降、自身絮凝等都有很重要的影響。EPS的成分很復雜,但是其中含量較多的是蛋白質。實驗中,測定投加PAC后污泥濾液中蛋白質的含量來考察其對污泥絮體的影響,結果如圖1所示。

        圖1PAC投加量對蛋白質含量的影響

        從圖1可以看出,隨著PAC投加量的增加,濾液中蛋白質的含量在不斷地增加。這可能是因為,PAC水解生成的陽離子吸附在污泥絮體的表面,使得污泥表面的EPS不斷地減少,且溶于水中,從而導致濾液中的蛋白質含量增加。

        2.2PAC對污泥脫水性能的影響

        2.2.1對過濾速率的影響

        圖2顯示的是經過PAC處理后污泥的過濾速率??梢娫嘣?80s內的過濾速率基本上沒有變化,而經過處理的污泥在180s內過濾速率變化很明顯地經歷了快速過濾和壓縮固化階段。圖2表明,投加PAC能夠顯著地提高污泥的過濾速度。

        圖2PAC投加量對濾液體積的影響

        2.2.2對濾餅含水率的影響

        PAC投加量對濾餅含水率的影響如圖3所示。從圖3可以看出,隨著PAC投加量的增加,污泥濾餅的含水率不斷地減少后趨向于穩定。當投加量為0.136g/g時達到很低值,為72.55%,當投加量增加時,濾餅的含水率又略有上升,這可能是因為過量的PAC使得污泥的顆粒又帶上正電荷,造成污泥顆粒間的正電荷排斥分散,使得污泥脫水困難。

        圖3PAC投加量對濾餅含水率的影響

        2.2.3對離心性能的影響

        離心性能通常是用上清液的濁度來評價的,因此,實驗中通過測定離心后上清液的濁度,來考察PAC對污泥離心性能的影響。在離心時間5min,轉速3000r/min,PAC不同投加量條件下,上清液濁度如圖4所示。從圖4可以看出隨著PAC投加量的增加,上清液的濁度在不斷地降低,在0.149g/g時達到較低值,為17NTU,而當PAC的投加量繼續增加時,上清液濁度又呈現上升趨勢。這可能是因為,PAC長鏈的橋架吸附作用,使污泥形成較大的絮體,污泥的離心性能得到提升,但是過量的PAC又會使得PAC的長鏈不能得到有效的伸展,造成PAC的絮凝作用被削弱,從而污泥的離心性能反而變差。

        圖4PAC投加量對離心性能的影響

        2.3PAC對污泥沉降性能的影響

        經過不同量的PAC處理后的污泥的沉降體積隨時間的變化如圖5所示。從圖5可以看出,隨著PAC投加量的增加,污泥的沉降性能不斷地提高,并且污泥的沉降體積也在變小。實驗結果表明:PAC釋放出的Al3+能夠中和污泥顆粒上的負電荷,使污泥的絮體團聚變大,從而便于絮凝;同時PAC的高分子長鏈的吸附橋架作用,也能夠促進污泥顆粒的絮凝沉降,使得污泥的沉降性能得到提高,但是過量的PAC又可能會使污泥顆粒帶上正電荷,造成正電荷排斥現象,所以過量的PAC又會使得污泥的沉降性能變差。

        圖5PAC投加量對污泥沉降體積的影響

        3、結論

        實驗結果表明,在污泥處理過程中添加聚合氯化鋁(PAC),可明顯改善污泥的脫水性能,具體為:

        (1)當PAC投加量為0.136g/g時,濾餅的過濾含水率較低,為72.55%,而投加量為0.149g/g時,離心上清液濁度較低,為17NTU。

        (2)投加PAC能夠改變污泥的絮體結構,使得污泥表面的EPS脫落,改善其脫水性能、脫水速度和沉降性能。

        (3)PAC釋放出的Al3+能夠中和污泥顆粒上的負電荷,并通過高分子長鏈吸附橋架作用改善污泥的絮凝沉降性能。另外,投加過量的PAC,使污泥顆粒帶正電荷,造成排斥作用,反而使沉降性能變差。

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