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城市污水廠的污泥，一般產(chǎn)量大、含水率高，并且含有大量的重金屬、有機(jī)物和致病細(xì)菌等。污泥的脫水處理是處理污泥的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，目前處理污泥脫水主要是通過(guò)物理、化學(xué)或生物方法先對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，之后采用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行脫水。在污泥脫水的三種方法中化學(xué)調(diào)理方法簡(jiǎn)單可行。絮凝劑是化學(xué)調(diào)理方法中的一種藥劑，通過(guò)這種藥劑可以使微小懸浮物或一些不穩(wěn)定的膠體聚結(jié)成大的絮凝體，沉降下來(lái)。絮凝劑主要有四大類：無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、復(fù)合絮凝劑和微生物絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑主要包括鋁系和鐵系，如聚合硫酸鋁（PAS）、三氯化鐵；有機(jī)絮凝劑又分天然的和人工合成的，淀粉、蛋白質(zhì)、動(dòng)物膠等屬于天然型有機(jī)絮凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）屬于合成型有機(jī)絮凝劑；復(fù)合絮凝劑是將兩種或兩種以上的單組分絮凝劑通過(guò)某些化學(xué)反應(yīng)形成的共聚復(fù)合物，根據(jù)組份性質(zhì)不同又可分為無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑、無(wú)機(jī)-有機(jī)絮凝劑、有機(jī)-有機(jī)絮凝劑；微生物絮凝劑是利用微生物技術(shù)，通過(guò)細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而成的，這種絮凝劑具有生物分解分界性，無(wú)毒、無(wú)二次污染，有很高的安全性。絮凝劑單獨(dú)使用易造成投加量大、泥餅增容等問(wèn)題。因此研究絮凝劑與生石灰等助凝劑的聯(lián)合應(yīng)用，確定高效的藥劑配比，對(duì)提高市政污泥脫水效果有重要意義。本文以污泥比阻、沉降性能為污泥脫水性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了單一絮凝劑PAM作污泥調(diào)理劑時(shí)的脫水效果，并給出了其較佳投加量，對(duì)助凝劑生石灰和PAM聯(lián)合對(duì)污泥脫水效果也做了分析，旨在優(yōu)化污泥脫水藥劑配置，提高污泥脫水效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)污泥

實(shí)驗(yàn)所用污泥采集于某市政污水處理廠濃縮池，污泥采集后馬上保存于4℃冰箱中，污泥基本理化性質(zhì)如下：

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 污泥調(diào)理

將一定量原始污泥置于燒杯中，加入所需量的PAM或者生石灰，投加后用攪拌器進(jìn)行攪拌。投加PAM后以300r/min快速攪拌5min，再以150r/min慢速攪拌10min；投加生石灰后以300r/min快速攪拌3min，再以150r/min慢速攪拌5min。將調(diào)理后污泥用于比阻測(cè)定和沉降實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 污泥沉降

取調(diào)理后污泥100mL置于100mL量筒中靜置，分別在0min、5min、10min、15min、20min、25min、30min時(shí)記錄沉淀后污泥的體積，沉淀后污泥體積占初始污泥體積百分比即代表污泥沉降性能，百分比越小，沉降性能越好。

1.2.3 污泥比阻測(cè)定

污泥比阻（SRF）是常用來(lái)表征污泥的脫水性能的參數(shù)，SRF值越小，表示污泥脫水性能越好，通常認(rèn)為當(dāng)SRF值小于3.67×10¹¹cm/g，污泥較容易脫水，脫水性能較好，當(dāng)SRF值大于9.18×(10¹¹-10¹²)cm/g，污泥較難脫水，屬于難脫水污泥。污泥比阻測(cè)定方法為：取100mL調(diào)理后污泥，置于布式漏斗中，漏斗要事先鋪好過(guò)濾濾紙并調(diào)節(jié)好。待污泥在重力下過(guò)濾1min后，開(kāi)啟真空泵，調(diào)節(jié)真空壓力至35.5KPa，此時(shí)同時(shí)記下濾液體積，記為Vo，開(kāi)啟計(jì)時(shí)器，每隔5秒記錄一次濾液體積，記作Vt，實(shí)驗(yàn)中要保持壓力恒定，至濾餅破裂或7-8min后可停止過(guò)濾。污泥比阻SRF可通過(guò)如下公式計(jì)算：SRF=2PA×b/(μ×c)。SRF：污泥比阻，cm/g。P：過(guò)濾時(shí)的真空壓力。A：過(guò)濾面積。B：以Vo-Vt為橫坐標(biāo)，t/(Vo-Vt)為縱坐標(biāo)作圖，其斜率為b。μ：濾液黏度。c：?jiǎn)挝惑w積濾液產(chǎn)生的濾餅干重。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 PAM單獨(dú)作用對(duì)污泥的脫水性能的影響

將PAM配成質(zhì)量濃度為0.2%的PAM溶液，加入污泥中。當(dāng)PAM投加量較小時(shí)，SRF隨著PAM投加量的增加而降低，當(dāng)PAM濃度為40mg/L時(shí)，SRF達(dá)到低值，此后PAM再增加時(shí)，SRF隨著PAM投加量的增加而呈上升趨勢(shì)。PAM在污泥中呈伸展鏈狀，當(dāng)PAM投入量較少，PAM濃度較低，PAM高分子鏈通過(guò)吸附架橋的形式可以同時(shí)吸附多個(gè)顆粒物，將多個(gè)顆粒物聯(lián)合在一起，起到絮凝效果，同時(shí)陽(yáng)離子的正電荷可以中和帶負(fù)電荷的污泥顆粒，減弱顆粒間因同種電荷引起的排斥作用，使顆粒更好聚集，此時(shí)PAM投入越多，吸附的顆粒越多，中和的負(fù)電荷越多，絮凝效果越好。當(dāng)PAM投入過(guò)多時(shí)絮凝效果反而變差，不同的學(xué)者有不同的認(rèn)識(shí)。張勛江等研究認(rèn)為當(dāng)PAM投入過(guò)多，PAM分子鏈相互覆蓋，減少了顆粒的吸附空間，同時(shí)帶入的大量正電荷使污泥也重新帶上正電荷而相互排斥，因此絮凝效果下降。劉渝等在研究有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)污泥脫水性能的影響也發(fā)現(xiàn)污泥比阻值會(huì)隨著投加量的增加先降低后上升，其認(rèn)為可能有2個(gè)原因：一是當(dāng)投加過(guò)量的有機(jī)高分子后，多余的長(zhǎng)鏈分子會(huì)吸附污泥顆粒架橋，形成更加緊密的絮體結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)會(huì)包卷一部分水，使水分不易通過(guò)；另一種可能是多余的有機(jī)高分子絮凝劑粘附在濾紙上，阻塞濾孔，使水分難以壓濾。本研究中PAM可使污泥SRF從15.7×10¹¹cm/g降低至6.89×10¹¹cm/g，降低了56.1%。

投加不同濃度的PAM調(diào)理污泥后，污泥的沉降性能都得到不同程度的改善。隨著投加PAM濃度的增加，污泥沉降性曲線的下降趨勢(shì)明顯，污泥沉降曲線在5min內(nèi)下降迅速，之后下降趨勢(shì)變得平緩。在PAM投加量為60mg/L時(shí)污泥沉降的效果較優(yōu)，PAM投加量為40mg/L時(shí)污泥沉降的效果次之。當(dāng)PAM投加量為60mg/L時(shí)，污泥沉降性能也較好，在30min時(shí)，沉降污泥體積由100mL下降至51mL，污泥沉降比達(dá)到51%；當(dāng)PAM投加量為40mg/L時(shí)，污泥沉降性能次之，在30min時(shí)，沉降污泥體積由100mL下降至55mL，污泥沉降比達(dá)到55%?？梢?jiàn)，當(dāng)PAM投加量為40mg/L或60mg/L時(shí)，污泥都有好的沉降性能。當(dāng)PAM投加量為40mg/L時(shí)污泥的SRF值較小，并考慮到經(jīng)濟(jì)效益，可知當(dāng)PAM單獨(dú)作用于污泥的脫水性能時(shí)，其較佳投加量是40mg/L，此時(shí)污泥的SRF為6.89×1011cm/g。

2.2 PAM聯(lián)合生石灰對(duì)污泥的脫水性能的影響

將生石灰和PAM按照不同的比例進(jìn)行投加，在單獨(dú)加入PAM時(shí)，污泥SRF的范圍是6.89～15.7×10¹¹cm/g，而當(dāng)在污泥中一起加入PAM和生石灰時(shí)，污泥SRF的范圍是3.14～7.98×10¹¹cm/g，相比于單獨(dú)投加PAM，加入生石灰后，污泥SRF整體下降明顯。這種明顯的下降趨勢(shì)主要可能是生石灰的作用，也可能是生石灰和PAM的共同作用。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)PAM在較低濃度（10mg/L）單獨(dú)作用時(shí)對(duì)SRF降低率不明顯（降低3.8%），但投加生石灰后，SRF可降低至49.2%～55.5%，可見(jiàn)在PAM處于較低濃度時(shí)，生石灰起主要作用，隨PAM濃度增加，PAM和生石灰共同作用于污泥的SRF。

本研究所配置比例中當(dāng)生石灰和PAM投加量分別為5g/L、40mg/L時(shí)，污泥SRF較低，為3.14×10¹¹cm/g，污泥的SRF降低了80.0%。值得注意的是當(dāng)生石灰和PAM投加量分別為10g/L、20mg/L時(shí)，污泥的SRF也較低，為3.21×10¹¹cm/g，污泥的SRF降低了79.5%。顯然，這兩種配置方案對(duì)污泥的SRF下降作用相當(dāng)，但是PAM的投加量為40mg/L時(shí)是PAM投加量為20mg/L時(shí)的2倍，實(shí)際生活中PAM的價(jià)格要遠(yuǎn)高于生石灰，經(jīng)濟(jì)效益是生產(chǎn)應(yīng)用中需要考慮的。丁紹蘭等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)石灰的投加量增加時(shí)，污泥的SRF整體呈下降趨勢(shì)，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，石灰調(diào)理污泥的較佳投藥量是2.5g/L，另外其發(fā)現(xiàn)PAM聯(lián)合石灰的聯(lián)合調(diào)理與石灰單獨(dú)調(diào)理對(duì)污泥脫水性能改善效果相近，因此在實(shí)際污水脫水處理過(guò)程中，可以使用部分石灰代替有機(jī)PAM，在達(dá)到脫水效果的同時(shí)降低處理費(fèi)用。相比于投加單一PAM，投加生石灰后，PAM在較低用量即可達(dá)到較好的SRF降低效果。

雖然當(dāng)生石灰和PAM投加量分別為5g/L、40mg/L時(shí)，污泥的SRF值較小，但是此種情況下污泥的沉降比卻高達(dá)68%，污泥的沉降性能一般。當(dāng)生石灰和PAM投加量分別為10g/L、20mg/L時(shí)，污泥沉降效果較優(yōu)，在30min時(shí)，沉降污泥體積由100mL下降至36mL，污泥沉降比達(dá)到36%。可見(jiàn)當(dāng)生石灰和PAM聯(lián)合調(diào)理于污泥時(shí)，其較佳投加量是生石灰為10g/L，PAM為20mg/L，此時(shí)污泥的SRF為3.14×10¹¹cm/g。

3 結(jié)論

（1）在試驗(yàn)條件下，生石灰聯(lián)合PAM作為污泥的調(diào)理劑脫水效果要好于單一PAM調(diào)理劑。

（2）在試驗(yàn)污泥條件下，當(dāng)PAM單獨(dú)作用于污泥的脫水性能時(shí)，其較佳投加量是40mg/L，此時(shí)污泥的SRF為6.89×10¹¹cm/g。

（3）當(dāng)生石灰和PAM聯(lián)合調(diào)理于污泥時(shí)，其較佳投加量是生石灰為10g/L，PAM為20mg/L，此時(shí)污泥的SRF為3.14×10¹¹cm/g。