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污泥深度脱水絮凝剂的筛选以及采用无机微粒作为助凝剂对污泥脱水性能的优化
更新时间:2016-12-31 来源:《净水技术》 作者:吴素花,李平,徐杰,徐开熠,肖兰

摘要:该文以毛细吸水时间(CST)和泥饼干度为指标,比较了单一混凝剂、混凝剂- 絮凝剂复合(两元系统)对污泥脱水性能的影响,探讨了四种无机微粒作为助凝剂组成三元药剂系统对污泥脱水的影响。结果表明:污泥CST 随ePAM 投加量的变化有不同的变化模式。支链型ePAM 的最佳投加量范围较窄,投加量不足或过量时,CST 急速上升。而污泥系统对过量投加的支链化的ePAM 容忍度更高。膨润土、胶体硅和水滑石焙烧产物,这三种无机微粒与FeCl3 和ePAM 复合调理污泥时经优化可以使CST 更低。优化后的两元和三元药剂系统均能使泥饼干度达到40% ,达到了深度脱水的目的,符合国家相关标准。此外,胶体硅对污泥脱水性能的改善作用较为显著,投加量低,且调理后污泥絮体的抗剪切能力增强,压滤后形成的泥饼干度更高。

污泥深度脱水是采用一定的机械设备将污泥含水率降至60% 以下的过程[1]。污泥的可压缩性很强,在机械脱水前必须对污泥采取一定的调理措施来改善污泥的脱水性能。化学调理是调理污泥最常用的方法。化学调理是指通过添加适量的化学药剂改变污泥的脱水性能,为后续的机械脱水打基础。为了达到深度脱水的目标,很多污泥深度脱水工程都采用铁盐石灰加板框压滤技术[2 4],虽然药剂成本较低,但由于铁盐和生石灰均为无机混凝剂,药泥比(药剂投加量与单位绝干污泥量的比值)很高,泥饼增容,污泥运输量增加,且投药量大时现场操作环境差。因此,研究优化絮凝剂与混凝剂的联合应用,寻找高效的污泥脱水药剂组合,对提高城市污泥脱水效果,改进污泥脱水工艺具有重要意义。

无机微粒子在造纸行业有普遍的应用。造纸过程中会添加助留剂(阳离子的聚丙烯酰胺居多)使纤维、细小纤维和填料形成絮团,而这些絮团经过其他工艺、设备如压力筛时被打碎。为了能够重新絮聚,就会添加一些无机微粒(一般都荷负电)。在无机微粒的作用下,形成的絮团会更小、更规则,因此增强了浆料的滤水性能,改善了成形。本文以毛细吸水时间和泥饼干度为污泥脱水性能评价指标,研究了单一混凝剂、混凝剂絮凝剂复合作污泥调理剂时污泥脱水效果,重点考察了水处理和造纸领域常用的四种无机微粒对污泥脱水性能的影响,对各种药剂的添加量、配比对污泥脱水效果的影响规律做了较系统的分析,旨在优化污泥脱水调理药剂,提高污泥脱水效果。

1 试验部分

1.1 污泥试样

试验中所用的污泥取自上海某污水处理厂的初沉污泥,污水厂采用A/ A/ O 生化处理工艺。污泥4 ℃ 冷藏保存,每次使用前混合均匀,放置到室温后再进行试验,每次取的污泥放置时间不超过两周。本次试验共取泥三次,分别为4 月27 日、5 月8 日和5 月25 日,污泥样品一经拿回实验室立即做污泥性质指标分析。此外,每次试验之前做常规指标分析。

污泥基本性质如表1 所示。

1.2 药剂与仪器设备

本次试验所用的主要药剂:(1)FeCl3:工业级无水氯化铁(江阴恒谊化工有限公司)配制成400 g/ L的溶液;(2)石灰;(3)聚丙烯酰胺乳液(ePAM):阳离子型,编号分别为C1596、C1598、SD2081 和SD2085(凯米拉公司自有产品),稀释至0. 25% (产品浓度)后使用;(4)膨润土(凯米拉公司自有产品);(5)胶体硅:编号为Fennosil 515(凯米拉公司自有产品),稀释至2% (产品浓度)后使用;(6)水滑石焙烧产物(CHT):水滑石样品的产品编号为NAOX 33,镁铝碳酸根型,分子式为Mg6Al2(OH)16 CO3·4H2 O,上海一家化工公司提供。在500 ℃下焙烧5 h 得到其焙烧产物;(7)碳酸钙:产品编号为Omyafloc,样品由欧米亚公司提供。

试验中用到的主要仪器、设备及对应的型号如下:磁力搅拌器(IKA,C MAG MS 4);带转速悬臂搅拌器(IKA,EUROSTAR 20 );马弗炉(FisherIsotemp Muffle Furnace,550 58);pH 计(MettlerToledo,Seven easy S20);电子分析天平(MettlerToledo,XP204);电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备公司,DHG 9146A);快速水分测定仪(Mettler Toledo, MB45 );CST 测定仪(TritonElectronics,304 M);小型压滤机(简称Minipress,Afmitech Friesland B. V. ,MMP 3);便携式分光光度仪(HACH,DR 890)。

1.3 污泥调理和脱水试验与分析方法

污泥调理和脱水试验步骤:(1)取100 ~200 mL污泥于烧杯中;(2)加入一定量的调理剂(FeCl3 溶液)后置于搅拌器上,快速搅拌(200 r/min)2 min;(3)加入无机微颗粒(针对三元药剂系统),再快速搅拌(200 r/ min)2 min;(4)在另一个空的烧杯中加入特定量的PAM 乳液;(5)把搅拌均匀的污泥倒进装有PAM 乳液的烧杯,然后在两个烧杯之间来回倾倒,共计9 次;(6)进行CST 测定和Minipress 压滤测定。

污泥的毛细吸水时间(capillary suction time,CST)指污泥中的毛细水在滤纸上渗透1 cm 所需要的时间,单位为s。污泥的状态和在滤纸上形成的纸饼的过滤性决定水分渗入滤纸的速率的改变,所以可以通过测定CST 评价污泥的滤水性能。另外,CST 测试装置选用直径为1. 8 cm 的漏斗,在漏斗中通过毛细吸水产生的力量远远大于流体静压的顶点,所以测试不依赖污泥的数量,只要有污泥就可产生CST。CST 用CST 测定仪测量,测定所用的滤纸同为Triton 生产,尺寸7 × 9 cm。为减少误差,CST测试试验中同一组的试验都用同一个批号的滤纸。CST 测定简便,测定速度快,测定结果较稳定,实际运行控制中常被采纳作为污泥脱水性能指标。CST越小污泥的滤水性能越好。

污泥压滤采用小型压滤机(Minipress),其主要部件包括气泵、压滤机主体,原理是通过气泵的压力将滤室中的污泥压干,最高压力可达1 MPa。该设备可较好地模拟板框压滤脱水过程,约200 mL 污泥一次性装入滤室之中进行压滤(工作压力为0. 8 MPa,保压时间为15 min),最后取出滤室中的泥饼,进行泥饼干度测定。试验设备如图1 所示。污泥的含水率、泥饼干度和有机物含量测定方法为重量法[5]。

版权、出处:《净水技术》

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