PAM對污泥脫水效果及絮體特性影響研究

朱立波 王勤

摘要：用自制PAM研究了在絮凝作用時，PAM離子度、鹽粘度及投加量對污泥絮體特性的研究。考察了絮體ζ電位、CST值、強度及破碎后濁度等污泥特性指標。實驗表明：調(diào)理污泥選擇PAM時，投加同等適量的不同離子度的PAM，調(diào)理后污泥絮體ζ電位越接近于0且 CST濾水最快時，該PAM為最佳脫水藥劑;PAM鹽粘度越大，調(diào)理污泥時絮體強度越大但充分混勻時間越長，加入一定比例電解質(zhì)有助于加快混勻時間;提高投加量有助于增強絮體強度，但延長了充分混勻時間。當投加量在（ζ電位值最大）電中和能力達到飽和時，繼續(xù)提高投加量絮體開始分散。當絮體ζ電位接近0時，可定性判斷為最佳投加量。

關鍵詞：PAM;絮體特性;污泥脫水

我國污水污泥技術(shù)才剛剛起步，長期以來，存在著重污水處理輕污泥處理的傾向。在污泥的處理和處置中，污泥調(diào)理是一個很重要的環(huán)節(jié)^[1-2]。所謂調(diào)質(zhì)是調(diào)整固體粒子的性質(zhì)及其排列狀態(tài)，減小固體顆粒和水的親和力，是凝聚力增強，顆粒變大，使固液分離更加容易。由于污泥顆粒本身帶負電荷，污泥中相互排斥，較為穩(wěn)定的存在于溶液中^[3]。且污泥中水分高達95%-97%，導致污泥有巨大的容積，這給污泥的后續(xù)處理帶來很大困難。所以，只要將其中的水分去除，就會大大減小污泥容積，提高對污泥處理的能力。筆者用自制陽離子絮凝劑（PAM），分別考察了聚丙烯酰胺的特性指標離子度、鹽水溶液運動粘度（以下簡稱“鹽粘度”）、以及投加量對污泥絮凝作用的深度剖析。旨在為污泥脫水時選擇聚丙烯酰胺提供理論支持。

1 實驗部分

1.1 實驗相關材料及設備

污泥：本次實驗采用張家港鳳凰鎮(zhèn)飛翔化工園區(qū)污水處理廠濃縮池剩余污泥。污泥成分較為復雜，含大量有毒有害的物質(zhì)，（如寄生蟲、無機顆粒、微生物、重金屬等，該污泥含水率在96.8%左右。灰分含量21.75%。

陽離子絮凝劑PAM：采用自制陽離子聚丙烯酰胺。分別為3810DF、3830DF、3850DF、3870DF、3890DF，見表1.

實驗儀器：TYPE304B CST污泥毛細水分測定儀，SZP-10 ζ電位測定儀，PV-Π+PRO轉(zhuǎn)子粘度計。

1.2 實驗方法

絮凝實驗：將不同離子度的陽離子PAM配制成0.2%水溶液，稱取等重污泥若干杯，將配制好的PAM溶液等量150ppm逐個加入各個燒杯中，用攪拌機攪拌均勻，充分混合后觀察絮凝現(xiàn)象，測定混合好的污泥CST值及ζ電位值。

絮體強度實驗：取若干不同鹽粘度的樣品，稱取污泥200g若干杯，分別加入150ppm的不同鹽粘度樣品。用攪拌機攪拌均勻，記錄充分混勻時間（抱團現(xiàn)象）為充分反應時間（S），再同時破碎30S后經(jīng)篩網(wǎng)過濾，測濾水濁度。

2 結(jié)果與討論

2.1 離子度對絮體的影響

取若干個不同離子度樣品進行絮凝實驗，測定CST值及ζ電位，同時觀察相應絮凝現(xiàn)象，結(jié)果見表1。

由表1可知，在相同投加量的情況下，陽離子度為90%PAM調(diào)理污泥時，絮凝效果要好于其他陽離子度產(chǎn)品。ζ電位越接近0時，CST濾水越快。隨著陽離子度的提高，對污泥絮凝作用時形成的絮體越密實，泥水分離越好。

原因分析如下：在絮凝作用時，離子度主要起到中和作用。離子度越大，電中和作用越強，由ζ電位儀檢測得出，PAM離子度越大，中和后的污泥絮體ζ電位越趨向于0.使污泥中的細胞水、游離水等水分更快速的分離出來，可通過CST毛細水分測定儀檢測細胞水過濾時間判斷。由ζ電位儀檢測得出，當污泥表面攜帶負電荷呈分散現(xiàn)象時，加入不同離子度的PAM，使污泥顆粒與反離子基團相結(jié)合，污泥顆粒兩兩之間電層壓縮的更明顯。更容易相互緊密擁簇，且絮體越緊密，脫水效果則越明顯。

2.2 投加量對絮體的影響

將90%離子度、鹽水粘度1000的絮凝劑PAM配置成0.2%濃度的水溶液，按60ppm、120ppm、180ppm、240ppm、300ppm、360ppm、420ppm、480ppm、540ppm的加入量投加進行絮凝實驗，充分混勻后測得ζ電位變化。結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，污泥電位是-42.8mv，隨著PAM絮凝劑投加量的提高，污泥ζ電位是呈先上升后下降的趨勢，當投加量在240ppm時ζ電位為正值，說明污泥所帶電荷由負電荷轉(zhuǎn)為正電荷。當投加量在420ppm時ζ電位最大，隨著投加量的繼續(xù)增大，ζ電位逐漸開始減小。

原因分析：隨著PAM投加量增大，ζ電位逐漸變?yōu)檎担荘AM所帶正電荷與污泥所帶負電荷電中和的結(jié)果。當ζ電位接近0時（或正或負），認為泥水已經(jīng)完全分離，達到脫水的目的（由實驗現(xiàn)象可定性判斷）。繼續(xù)提高投加量，污泥整體溶液粘度增加，導致污泥與PAM絮凝劑充分混勻時間的延長，同樣污泥的強度也會隨著投加量的增大而增強。當ζ電位最大時，說明電中和能力達到飽和，此時絮團強度最強，繼續(xù)投加PAM絮凝劑后，由于相同電荷分子間靜電排PAM吸附能力開始減弱，電中和能力減弱，同時絮體強度開始減弱。

2.3 鹽粘度對絮體的影響

2.3.1 ?不同鹽粘度對絮體影響

選取四個鹽粘度依次為400，600，800，1000的樣品進行強度實驗，觀察混勻時間及絮體強度。結(jié)果如圖2所示。

2.3.2 ?PAM摻入電解質(zhì)對絮體的影響

以90%離子度PAM配制0.5%濃度的水溶液，分別加入占PAM 5%、10%、15%、20%比例的NaCl，進行混凝實驗，實驗結(jié)果如圖3。

由圖2可知，在陽離子度相同（均為90%），鹽粘度不同PAM調(diào)理污泥時，鹽粘度越高，PAM與污泥混合的時間越長。破碎等同時間下，鹽粘度越高濾水越澄清，表明絮體強度越大;由圖3可知，當投加不同比例的電解質(zhì)NaCl時，隨著NaCl比例的提高，水溶液粘度隨之降低，進而加快了PAM與污泥的充分混勻時間。

原因分析如下：在陽離子度相同的情況下，投加量相同，絮凝劑對污泥顆粒的電中和能力相同，當鹽粘度較小時，溶液中舒展開的分子鏈不夠長，不利于分子鏈對污泥顆粒的捕集和架橋。隨著鹽粘度的增大，分子鏈越長，對污泥絮體大且韌度高，不易破碎。。鹽粘度越大，會導致分子鏈在溶液中舒展速度越慢，延長了PAM與污泥充分混合的時間。但鹽粘度提高到一定程度，使污泥絮體粘度增大，會給實際應用帶來困難，如在帶式壓濾脫水時，容易出現(xiàn)粘網(wǎng)現(xiàn)象。所以不是任何情況下鹽粘度越大越好的。當相同鹽粘度摻入不同比例NaCl時，隨著NaCl比例增加，水溶液粘度降低，這在實際應用過程中便于泵的輸送。同樣水溶液粘度降低，大大加快了PAM與污泥充分混勻的時間。所以在實際的應用中適當摻入相對比例的NaCl對污泥脫水有一定的好處。

3 結(jié)論

調(diào)理污泥選擇PAM時，投加同等適量的不同PAM調(diào)理后污泥絮體ζ電位越接近于0且 CST濾水最快時，該藥劑為最佳選型PAM;PAM鹽粘度越大，調(diào)理污泥時絮體強度越大但充分混勻時間越長，加入一定比例電解質(zhì)有助于加快混勻時間;提高投加量有助于增強絮體強度，但延長了充分混勻時間。當投加量在（ζ電位值最大）電中和能力達到飽和時，繼續(xù)提高投加量絮體開始分散。當絮體ζ電位接近0時，可定性判斷為最佳投加量。

參考文獻

[1]李翠梅.聚丙烯酰胺在絹紡污泥脫水中的應用.凈化技術(shù).2005，24（1）：27-29

[2]常青.水處理絮凝雪.北京：北京化學工業(yè)出版社，2003

[3]胡筱敏.混凝理論與混凝應用.北京.科學出版社.2007

作者簡介：朱立波（1986—），水處理工程師。

（作者單位：江蘇富淼科技股份有限公司）