PAC對(duì)污泥脫水性能的影響
行業(yè)動(dòng)態(tài)
由于城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥有機(jī)物含量高，其處理處置過程中脫水技術(shù)的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用中，由于有機(jī)合成高分子絮凝劑價(jià)格昂貴及有毒性，導(dǎo)致其應(yīng)用受到一定的限制。而無機(jī)高分子絮凝劑則由于其適應(yīng)性強(qiáng)及高效價(jià)廉的特點(diǎn)受到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的有益研究和實(shí)踐，以改善污泥的脫水能力。研究結(jié)果表明，無機(jī)低分子的絮凝劑雖然廉價(jià)易得，但投加量大，其使用已越來越少；以聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）為主導(dǎo)的無機(jī)高分子絮凝劑具有較高的性價(jià)比，逐漸在無機(jī)調(diào)理劑中占主導(dǎo)地位，目前在俄羅斯、西歐及中國(guó)都得到了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用，聚合類藥劑的生產(chǎn)占絮凝劑總量的3～6成。該文以某污水處理廠濃縮池出口的污泥為研究對(duì)象，采用PAC作為無機(jī)調(diào)理劑對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，對(duì)污泥脫水的效果進(jìn)行研究，測(cè)定濃縮池出口污泥的比阻，并考查調(diào)理劑濃度、投加量、pH值以及攪拌速度對(duì)污泥調(diào)理效果的影響。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
從污水處理廠曝氣池出口及污泥濃縮池出口提取污泥樣品。稱取一定質(zhì)量的PAC于燒杯中，加入蒸餾水50mL，待至溶解完全，移入100mL容量瓶中，混勻備用。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 污泥調(diào)理方法
取250mL原污泥于1000mL燒杯中，加入一定的調(diào)理劑，置于25℃電動(dòng)攪拌機(jī)上快速攪拌1min后，然后慢速攪拌5min，關(guān)閉攪拌機(jī)。
1.2.2 污泥過濾性能表征
污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，污泥比阻愈大，過濾脫水性能愈差。本研究取經(jīng)過調(diào)理的污泥100mL，測(cè)定污泥的比阻。
2 結(jié)果與分析
2.1 PAC投加量對(duì)污泥脫水性能的影響
在250mL原污泥中，依次加入不同投加量的濃度為5%的PAC溶液，120r/min快速攪拌，50r/min慢速攪拌，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理?？梢钥闯觯绻都恿窟m宜時(shí)，污泥比阻及濁度均較小。由化學(xué)調(diào)理機(jī)理可知，調(diào)理劑可以壓縮溶液膠體中雙電層，降低膠粒的δ電位，當(dāng)調(diào)理劑的投加量達(dá)到一定值時(shí)，膠粒的δ電位為0，膠體排斥勢(shì)能消失，膠粒便發(fā)生凝聚。另外，PAC由于通過預(yù)聚合，含有大量的Al13聚合體。PAC投入水中后，Al13及其聚集體會(huì)保持原有形態(tài)并吸附在顆粒物表面，粘結(jié)架橋作用及電中和脫穩(wěn)能力較強(qiáng)。而PAC投加過多，會(huì)因吸附電中和作用使絮體帶上反號(hào)電荷，出現(xiàn)反混凝，使得污泥比阻增大。
PAC的適宜投加量為25mL時(shí)，污泥的比阻較小，比阻值為8.03×1014m/kg，調(diào)理效果較好。確定PAC投加量為25mL，即6.383g/L（污泥）。
2.2 PAC濃度對(duì)污泥脫水性能的影響
在250mL原污泥中，依次加入25mL不同濃度的PAC溶液，120r/min快速攪拌，50r/min慢速攪拌，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理?？梢钥闯?，由于PAC是介于AlCl3和Al(OH)3之間的一種水溶性無機(jī)高分子聚合物，其鏈狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)鏈分解及伸展?fàn)顩r不同，即使投加量相同，污泥脫水效果也有所差異。濃度較高時(shí)，長(zhǎng)鏈分子之間可能會(huì)互相粘附，不能有效伸展，造成吸附污泥膠粒的活性基總量減少，絮凝效果下降，反之亦然。
在相同PAC溶液投加量下，PAC濃度大于6%時(shí)，污泥的比阻隨濃度的增加而增大，PAC濃度小于6%時(shí)，污泥的比阻隨濃度的增加而減小，因此，當(dāng)PAC濃度為6%時(shí)，污泥比阻及濁度較小，此時(shí)的脫水性能較佳。
2.3 pH值對(duì)污泥脫水性能的影響
在250mL原污泥中，加入25mL濃度為6%的PAC溶液，依次調(diào)整pH值，120r/min快速攪拌，50r/min慢速攪拌，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理?？梢钥闯?，pH值大于7時(shí)，污泥比阻隨其升高而增大，當(dāng)pH值小于7時(shí)，污泥比阻隨其升高而下降，當(dāng)污泥pH值為7時(shí)，污泥比阻為1.276×1014m/kg，其脫水性能提高，也變得較易過濾，因此，pH值未調(diào)節(jié)時(shí)，污泥的比阻較小，污泥經(jīng)過30min沉淀后上清液的濁度較小，脫水性能較好。
2.4 攪拌強(qiáng)度對(duì)污泥脫水性能的影響
2.4.1 快速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響
在250mL原污泥中，加入25mL濃度為6%的PAC溶液，依次在不同轉(zhuǎn)速下快速攪拌，50r/min慢速攪拌，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理?？梢钥闯觯?dāng)快速攪拌強(qiáng)度在120～130r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降，當(dāng)快速攪拌強(qiáng)度為130r/min時(shí)，污泥的比阻較小，污泥經(jīng)過30min沉淀后，上清液的濁度較??；當(dāng)攪拌強(qiáng)度在130～160r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢(shì)。由于PAC的混合反應(yīng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，不宜進(jìn)行劇烈的攪拌；如果快速攪拌速度過低，則藥劑不能均勻地?cái)U(kuò)散到全部水中，所以攪拌速度不宜過小。當(dāng)快速攪拌速度為130r/min時(shí)，污泥的比阻較小，脫水性能較好。
2.4.2 慢速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響
在250mL原污泥中，加入25mL濃度為6%的PAC溶液，130r/min快速攪拌，依次在不同轉(zhuǎn)速下慢速攪拌，對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理?？梢钥闯?，當(dāng)慢速攪拌強(qiáng)度在30～50r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降，當(dāng)慢速攪拌強(qiáng)度為50r/min時(shí)，污泥的比阻較小，污泥經(jīng)過30min沉淀后，上清液的濁度較??；當(dāng)攪拌強(qiáng)度在50～70r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢(shì)；這是因?yàn)榉磻?yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體。反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)隨著絮凝體的結(jié)大而逐漸降低，以免結(jié)大的絮體被打碎；若攪拌速度過低，則不能形成具有良好沉淀性能的較大的絮凝體。當(dāng)慢速攪拌速度為50r/min時(shí)，污泥的比阻較小，脫水性能較好。
3 結(jié)論
（1）由污泥的基本指標(biāo)可見，所研究的污水處理廠曝氣池污泥混合液與污泥沉降比偏高；污泥的沉降性能較差。因此，污泥適宜加調(diào)理劑調(diào)理來提高污泥的脫水性能。
（2）PAC對(duì)濃縮池污泥的調(diào)理試驗(yàn)結(jié)果表明：在PAC投加量為6.383g/L、濃度為6%、pH值為7（未調(diào)節(jié)）、快速攪拌強(qiáng)度為130r/min，慢速攪拌強(qiáng)度為50r/min的調(diào)理?xiàng)l件下，污泥的脫水性能較好，污泥經(jīng)過30min沉降后濁度較小。
（3）在適宜的條件，污泥比阻可降低到3.2×1014m/kg。
