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聚合氯化铝改善污泥脱水性能及沉降性能

发布时间:2020-07-23     浏览次数:

摘要:聚合氯化铝(PAC)水解产生正电荷且具有长链架桥作用,实验研究其对污泥絮体、脱水性能和沉降性能的影响。结果表明,PAC投加量为0.136g/g(干重,下同)时,滤饼的含水率低的为72.55%而投加量为0.149g/g时离心上清液浊度低的为17NTU,且沉降性能得到了明显的改善。这是因为PAC的投加既改变了污泥絮体的结构,也增强了污泥的团聚能力从而改善了污泥的脱水性能和沉降性能。

污泥是城市污水处理产生的副产物。随着城镇化的加快污水量也在不断地增加污泥的产量也在不断地增多。污泥含水率高,且有大量的有毒有害物质如果处置不当则会产生二次污染。

污泥的传统处置方法有填埋、焚烧、土地利用等但是它们的应用都因为污泥的高含水率等问题受到局限,因此,降低污泥的含水率是解决污泥处理难题的关键。目前的污泥处理中,通常是加入高分子无机絮凝剂使其絮凝脱水,既利用高分子的桥架絮凝作用又能够中和污泥上的负电荷使粒子增加凝聚力改善污泥的脱水性能。

波涛聚合氯化铝厂家,通过添加聚合氯化铝(PAC)来改善污泥的脱水性能并研究其改善污泥脱水性能及沉降性能的机理。实验方法及结果如下:

1、实验部分

1.1 材料与仪器

污泥取自某污水处理厂污泥调节池,采样后置于冰箱冷藏保存。为了保证实验的可比性,实验污泥均在采样后5天内用完。污泥含水率为92.62%,pH为6.71。

主要化学试剂:聚合氯化铝(PAC);所用水均为蒸馏水。

主要仪器:BS224S型电子天平;DBJ-623型电子变速搅拌机;101型电热鼓风干燥箱;UV-2500紫外分光光度计;2XZ-1型旋片式真空泵。

1.2实验方法

1.2.1污泥处理方法

在6个500mL的烧杯中分别加入400mL污泥以及一定量的PAC,在150r/min转速下搅拌1min然后50 r/min转速下搅拌5min,使得PAC与污泥充分反应。

1.2.2污泥沉降性能的测定

量取100mL污泥,投入一定量的PAC,采用1.2.1中的处理方法进行制备然后倒入100mL量筒中按照污泥沉降实验方案中的规定每隔几分钟(由于污泥沉降的特性间隔时间逐渐延长)记录一次污泥体积共计时30min。在相同条件下改变投加PAC的量,得到一组数据以比较污泥的沉降性能。

1.2.3滤饼含水率的测定

将100mL经过处理后的污泥倒入布氏漏斗在恒定的压力(0.075MPa)下抽滤一段时间然后取出部分污泥泥饼置于表面皿中,于烘箱中105℃恒温烘干至恒质量冷却后称质量,然后代入式(1)计算滤饼的含水率:

α=W2-W3/W2-W1×100% (1)

式(1)中α为滤饼含水率,%;W为空蒸发皿质量,g;W2为蒸发皿质量+湿样质量g;W3为蒸发皿质量+干样质量,g。

1.2.4过滤速度的测定

将100mL经过不同处理后的污泥放于布氏漏斗恒定过滤压力为0.075MPa。每隔20s记录一次滤液体积共计3min。在抽滤过程中不断地调整压力使其保持恒定。通过滤液体积的变化,考察PAC对污泥过滤速度的影响。

1.2.5滤液中蛋白质含量的测定

取100mL处理后的污泥真空抽滤后取其滤液,采用双缩脲法在紫外条件下测出吸光度再以牛血清蛋白为标准蛋白测定出滤液中胞外蛋白质含量。标准曲线的测定是在相同的外界条件下进行。

2、结果与讨论

2.1PAC对污泥絮体结构的影响

污泥的胞外聚合物EPS是污泥絮体的重要组成部分,它对污泥的沉降、自身絮凝等都有很重要的影响。EPS的成分很复杂但是其中含量多的是蛋白质。实验中测定投加PAC后污泥滤液中蛋白质的含量来考察其对污泥絮体的影响结果如图1所示。

聚合氯化铝改善污泥脱水性能及沉降性能

从图1可以看出随着PAC投加量的增加滤液中蛋白质的含量在不断地增加。这可能是因为,PAC水解生成的阳离子吸附在污泥絮体的表面使得污泥表面的EPS不断地减少,且溶于水中,从而导致滤液中的蛋白质含量增加。

2.2 PAC对污泥脱水性能的影响

2.2.1对过滤速率的影响

图2显示的是经过PAC处理后污泥的过滤速率。可见原泥在180s内的过滤速率基本上没有变化而经过处理的污泥在180s内过滤速率变化很明显地经历了快速过滤和压缩固化阶段。图2表明投加PAC能够显著地提高污泥的过滤速度。

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2.2.2对滤饼含水率的影响

PAC投加量对滤饼含水率的影响如图3所示。从图3可以看出,随着PAC投加量的增加,污泥滤饼的含水率不断地减少后趋向于稳定。当投加量为0.136g/g时达到很低值,为72.55% ,当投加量增加时滤饼的含水率又略有上升,这可能是因为过量的PAC使得污泥的颗粒又带上正电荷,造成污泥颗粒间的正电荷排斥分散使得污泥脱水困难。

聚合氯化铝改善污泥脱水性能及沉降性能

2.2.3对离心性能的影响

离心性能通常是用上清液的浊度来评价的,因此实验中通过测定离心后上清液的浊度,来考察PAC对污泥离心性能的影响。在离心时间5min转速3000r/min,PAC不同投加量条件下,上清液浊,度如图4所示。从图4可以看出随着PAC投加量的增加,上清液的浊度在不断地降低,在0.149g/g时达到很低值为17NTU,而当PAC的投加量继续增加时,上清液浊度又呈现上升趋势。这可能是因为,PAC长链的桥架吸附作用,使污泥形成较大的絮体污泥的离心性能得到提升,但是过量的PAC又会使得PAC的长链不能得到有效的伸展,造成PAC的絮凝作用被削弱从而污泥的离心性能反而变差。

聚合氯化铝改善污泥脱水性能及沉降性能

2.3PAC对污泥沉降性能的影响

经过不同量的PAC处理后的污泥的沉降体积,随时间的变化如图5所示。从图5可以看出随着PAC投加量的增加,污泥的沉降性能不断地提高,并且污泥的沉降体积也在变小。实验结果表明:PAC释放出的Al3+能够中和污泥颗粒上的负电荷,使污泥的絮体团聚变大,从而便于絮凝;同时PAC的高分子长链的吸附桥架作用,也能够促进污泥颗粒的絮凝沉降,使得污泥的沉降性能得到提高,但是过量的PAC又可能会使污泥颗粒带上正电荷,造成正电荷排斥现象,所以过量的PAC又会使得污泥的沉降性能变差。

聚合氯化铝改善污泥脱水性能及沉降性能

3、结论

实验结果表明在污泥处理过程中添加聚合氯化铝(PAC),可明显改善污泥的脱水性能,具体为:

(1)当PAC投加量为0.136g/g时,滤饼的过滤含水率很低,为72.55%,而投加量为0.149g/g时离心上清液浊度很低,为17NTU。

(2)投加PAC能够改变污泥的絮体结构,使得污泥表面的EPS脱落,改善其脱水性能、脱水速度和沉降性能。

(3)PAC释放出的Al3+能够中和污泥颗粒上的负电荷,并通过高分子长链吸附桥架作用改善污泥的絮凝沉降性能。另外,投加过量的PAC,使污泥颗粒带正电荷,造成排斥作用,反而使沉降性能变差。

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