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      不同調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性、脫水性的影響實(shí)驗(yàn)

      2012-02-10 06:39:56
      河南化工 2012年2期
      關(guān)鍵詞:鐵鹽清液調(diào)質(zhì)

      張 新

      (平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南平頂山 467001)

      城市污水處理廠在處理過(guò)程中每天會(huì)產(chǎn)生大量的污泥,這些污泥是含水豐富的帶負(fù)電荷的粒子群,必須對(duì)其進(jìn)行脫水操作,以降低污泥含水率,減少污泥的質(zhì)量和體積,以便進(jìn)一步處理。污泥脫水的關(guān)鍵是改善污泥的脫水性能,絮凝沉降技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便,而成為最常用的方法。

      影響污泥脫水性能的因素有:污泥的性質(zhì)、污泥的濃度、污泥和濾液的黏滯度、化學(xué)調(diào)節(jié)所加混凝劑種類及數(shù)量、過(guò)濾時(shí)的壓力等,而且這些因素對(duì)污泥脫水性能的影響錯(cuò)綜復(fù)雜[1],若要全面考慮它需做大量的實(shí)驗(yàn)。

      本文實(shí)驗(yàn)中采用鋁鹽、鐵鹽、PAC、PAM四種混凝劑作為調(diào)質(zhì)劑,分別加入到混合污泥中進(jìn)行攪拌,通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析比較四種調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥脫水性和沉降性的影響。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 實(shí)驗(yàn)材料

      實(shí)驗(yàn)藥品:鋁鹽、鐵鹽、PAC、PAM,根據(jù)不同調(diào)質(zhì)劑性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別加入不同量。

      實(shí)驗(yàn)污泥:實(shí)驗(yàn)所用的污泥為平頂山市污水處理廠曝氣池中的污泥,取回后污泥馴化兩周以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境。

      1.2 實(shí)驗(yàn)分析方法

      實(shí)驗(yàn)分析方法見(jiàn)表1。

      表1 實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)儀器

      1.3 污泥比阻的測(cè)定原理和方法

      污泥脫水性能的綜合性指標(biāo)為污泥比阻,當(dāng)比阻大時(shí),污泥脫水性能差,污泥較難于脫水;比阻值小時(shí),脫水性能好。因此在研究污泥脫水性能時(shí),選取了污泥比阻作為實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。污泥比阻值的測(cè)定可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定[2]。

      污泥比阻是單位過(guò)濾面積上,單位干重濾餅所具有的阻力。在數(shù)值上等于黏滯度為1時(shí),濾液通過(guò)單位質(zhì)量的泥餅產(chǎn)生單位濾液流率所需的壓差。在定壓過(guò)濾時(shí),根據(jù)卡門(mén)公式有:

      式中:t,過(guò)濾時(shí)間(s);V,過(guò)濾體積(mL);u,濾液黏度(Pa·S);C,過(guò)濾單位體積的濾液在過(guò)濾介質(zhì)上截流干固體的質(zhì)量(g/mL);p,過(guò)濾時(shí)壓力(Pa);A,過(guò)濾面積(cm2);Rg,過(guò)濾介質(zhì)的阻抗(cm/g);r,污泥比阻(cm/g)。污泥比阻值的計(jì)算見(jiàn)公式(1),可以看出t/V與 V成直線關(guān)系,即

      由式(2)可知:

      斜率b可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出一系列t—V數(shù)據(jù)求得,然后由公式(4)求出比阻。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

      2.1 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性的影響

      不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性的影響見(jiàn)圖1~圖4。

      由圖1可知,加入鋁鹽有利于污泥沉降,加入量在150~200 mg/L時(shí),沉降速度較快,30 min后沉降趨于穩(wěn)定,污泥體積在30 mL左右。由圖2可知,加入不同劑量的鐵鹽對(duì)污泥的沉降性影響不大,沉降速度較慢,時(shí)間在30 min時(shí),沉降趨于穩(wěn)定,污泥體積為30 mL左右。同時(shí)實(shí)驗(yàn)表明,最終的沉降體積不隨藥量的增加而呈顯著的效果。由圖3可知,加入PAC對(duì)污泥沉降性有一定提高;在加入初期,不同量的PAC對(duì)污泥沉降性有所不同,但30 min后,不同量的PAC對(duì)污泥沉降性沒(méi)有太大區(qū)別,污泥體積為30 mL左右。由圖4可知,不同劑量的PAM對(duì)污泥沉降性都有一定影響;加入4 mg/L的PAM時(shí),污泥的沉降性能最優(yōu)于其它劑量的沉降性能。

      2.2 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥比阻的影響

      不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥比阻的影響見(jiàn)圖5~圖7。

      圖5 加入鐵鹽、鋁鹽比阻變化曲線

      由圖5可知,隨著鋁鹽、鐵鹽量的增加,污泥比阻均呈下降趨勢(shì),藥量在150~200 mg/L之間某個(gè)點(diǎn)時(shí),污泥比阻將達(dá)到最低值;而后,隨著投藥量的增加,污泥比阻呈上升趨勢(shì)。

      圖6 加入PAC比阻變化曲線

      由圖6可知,PAC對(duì)污泥比阻的變化影響不大。加入PAC的量在30 mg/L時(shí),比阻達(dá)到最低值;而后隨著投加量的增加,污泥比阻值有上升的趨勢(shì)。

      圖7 加入PAM比阻變化曲線

      由圖7可知,PAM加入量為6 mg/L時(shí),比阻值最低為2.5×1011cm/g,優(yōu)于其它投加量的影響效果,表明此值為脫水性最佳點(diǎn)。

      2.3 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)pH值的影響

      不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)上清液pH值的影響見(jiàn)圖8~圖10。

      圖8 鐵鹽、鋁鹽對(duì)上清液pH值的影響

      由圖8可知,隨著鋁鹽、鐵鹽量的增加,污泥上清液的pH值均呈下降,原因可能是鋁離子、鐵離子在水中水解產(chǎn)生氫離子。但二者對(duì)pH值影響程度不同,隨著加入量的增加,加入鋁鹽pH值下降到5左右;加入鐵鹽pH值下降到6.5左右。

      圖9 加入PAM時(shí)上清液pH值的變化

      圖10 加入PAC對(duì)pH值的影響

      由圖9、圖10可知,加入PAC、PAM對(duì)pH值影響波動(dòng)較大。從整體上看,加入PAC后,pH值有下降的趨勢(shì),在加入PAC的量在50 mg/L時(shí),pH值達(dá)到最低值7.2左右。PAM投藥量為8 mg/L,污泥中pH值為8.15左右,達(dá)到最低值,但在投藥量為8 mg/L時(shí),污泥中pH值比空白樣的污泥pH值還高,影響效果不是很理想。

      2.4 不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥上清液COD值的影響

      不同量調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥上清液COD值的影響見(jiàn)圖11~圖13。

      圖11 鐵鹽、鋁鹽對(duì)上清液COD值的影響

      由圖11可知,隨著鋁鹽投藥量的增加上清液COD值呈下降趨勢(shì),到200 mg/L時(shí)下降到最低,隨后上清液COD值又有上升的趨勢(shì);加入鐵鹽后,污泥上清液COD值呈波動(dòng)性變化,在0~150 mg/L時(shí),污泥上清液呈下降趨勢(shì),在200 mg/L時(shí),污泥上清液又達(dá)到了一個(gè)峰值,而后,其值又一次下降。

      圖12 加入PAM時(shí)上清液COD值的變化

      由圖12可知,在PAC投量20~40 mg/L時(shí),COD值達(dá)到最低400 mg/L。在區(qū)間之外的COD值較大。

      圖13 加入PAC對(duì)COD值的影響

      由圖13可知,加入PAM對(duì)COD值變化呈波動(dòng)性變化。在加藥量為8 mg/L時(shí),污泥上清液COD值最低,為78 mg/L。

      3 結(jié)論

      ①四種調(diào)質(zhì)劑對(duì)污泥沉降性和脫水性都有一定的影響,且PAC、PAM影響較明顯;其中PAC投加量為30 mg/L時(shí),污泥沉降性和脫水性較優(yōu);PAM投加量為4mg/L,污泥沉降性最佳,PAM投加量為6 mg/L時(shí),比阻值達(dá)到最低,此時(shí)污泥脫水性能最佳。

      ②鋁鹽、鐵鹽對(duì)污泥上清液的pH值、COD值影響較明顯,隨著投加量的增加,整體呈下降趨勢(shì);而且PAC、PAM對(duì)二者影響均呈現(xiàn)波動(dòng)性變化,但PAM加藥量為8 mg/L時(shí),污泥上清液COD值最低,為78 mg/L,pH 值為8.15左右。

      綜合以上結(jié)論可知,PAM對(duì)污泥沉降性、脫水性產(chǎn)生的效果非常明顯,而且對(duì)污泥上清液中pH值、COD值一定程度影響,因此,在對(duì)平頂山市污水處理廠污泥處理過(guò)程中可加入PAM,在減少處理剩余污泥的負(fù)擔(dān)方面,效果最佳。

      [1]苗 群,畢學(xué)軍,劉志強(qiáng).利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)污泥脫水性能的研究[J].青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),1996,17(2).

      [2]高廷耀,顧國(guó)維.水污染控制工程[M].高等教育出版社,2003.

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