高效聚合氯化铝改善污泥脱水性能的研究

所属栏目:聚合氯化铝常见问题   发布时间:2021-04-01   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pac315.com

  高效聚合氯化铝(PAC)水解产生正电荷,具有长链架桥作用。实验研究了聚合氯化铝对污泥絮体、脱水性能和沉降性能的影响。结果表明,当PAC用量为0.136g/g(干重,下同)时,滤饼含水率较低,为72.55%,而当PAC用量为0.149g/g时,离心上清液浊度较低,为17NTU,沉降性能明显提高。这是因为PAC的加入不仅改变了污泥絮体的结构,而且增强了污泥的团聚能力,从而提高了污泥的脱水性能和沉降性能。
 
高效聚合氯化铝,聚合氯化铝铁
 
  污泥是城市污水处理的副产品。随着城市化进程的加快,污水量不断增加,污泥产量也不断增加。污泥含水量高,有毒有害物质多。如果处置不当,会产生二次污染。
 
  传统的污泥处置方法包括填埋、焚烧、土地利用等。但是由于污泥含水量高,其应用受到限制,因此降低污泥含水量是解决污泥处理问题的关键。目前,在污泥处理中,通常加入高分子无机絮凝剂对污泥进行絮凝脱水,既利用了聚合物的桥联絮凝作用,又中和了污泥上的负电荷,从而增加颗粒的凝聚力,提高污泥的脱水性能。我们高效聚合氯化铝(PAC)生产厂家改善污泥脱水性能,并研究其改善污泥脱水性能的机理。
 
  1.实验部分
 
  1.1材料和仪器
 
  污泥取自污水处理厂的污泥调节池,取样后储存在冰箱中。为了保证实验的可比性,实验污泥在取样后5天内用完。污泥含水率为92.62%,pH值为6.71。
 
  主要化学试剂:聚合氯化铝(PAC);使用的水是蒸馏水。
 
  主要仪器:BS224S电子天平;DBJ-623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旋片真空泵。
 
  1.2实验方法
 
  1.2.1污泥处理方法
 
  向6个500毫升烧杯中加入400毫升污泥和一定量的PAC,以150转/分钟的速度搅拌1分钟,然后以50转/分钟的速度搅拌5分钟,使PAC与污泥充分反应。
 
  1.2.2污泥沉降性能的测定
 
  称取100毫升污泥,放入一定量的PAC,用1.2.1中的处理方法制备,然后倒入100毫升量筒中。根据污泥沉降实验方案的规定,每隔几分钟记录一次污泥量(由于污泥沉降的特点,间隔逐渐延长),共30分钟。在相同条件下,改变高效聚合氯化铝的用量,得到一组比较污泥沉降性能的数据。
 
  1.2.3滤饼含水量的测定
 
  将100毫升处理后的污泥倒入布氏漏斗中,在恒压(0.075兆帕)下抽滤一段时间,然后取出一部分泥饼放入表面皿中,在105恒温烘箱中干燥至恒重,冷却后称重,最后代入公式(1)计算滤饼含水量:
 
  α=(W2-W3)/(W2-W1)×100% (1)
 
  式(1)中α为滤饼含水率,%;W1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过滤速度的确定
 
  将100毫升不同处理后的污泥置于布氏漏斗中,恒定过滤压力为0.075兆帕.每20秒记录一次滤液体积,持续3分钟。在过滤过程中,压力不断调整以保持恒定。通过改变滤液体积,考察聚合氯化铝对污泥过滤速率的影响。
 
  1.2.5滤液中蛋白质含量的测定
 
  取100毫升处理后的污泥,真空过滤,取滤液,用缩二脲法,在紫外条件下测定吸光度,然后用牛血清白蛋白作为标准蛋白,测定滤液中的胞外蛋白含量。标准曲线是在相同的外部条件下测量的。
 
  2.结果和讨论
 
  2.1聚合氯化铝对污泥絮体结构的影响
 
  胞外聚合物是污泥絮体的重要组成部分,对污泥沉降和自絮凝有着非常重要的影响。EPS的成分很复杂,但蛋白质是最丰富的。在实验中,测定了添加高效聚合氯化铝后污泥滤液中的蛋白质含量,以考察其对污泥絮体的影响,结果如图1所示。
 
高效聚合氯化铝,聚合氯化铝铁
 
  从图1可以看出,随着PAC用量的增加,滤液中蛋白质含量不断增加。这可能是由于PAC水解产生的阳离子吸附在污泥絮体表面,使污泥表面的EPS不断减少,溶于水,导致滤液中蛋白质含量增加。
 
  2.2聚合氯化铝对污泥脱水性能的影响
 
  2.2.1对过滤速率的影响
 
  图2显示了PAC处理后污泥的过滤速率。可以看出,原始污泥的过滤速率在180 s时基本没有变化,而处理后的污泥的过滤速率在180s时明显经历了快速过滤和压缩固化阶段,图2表明添加PAC可以显著提高污泥的过滤速度。
 
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  2.2.2对滤饼含水量的影响
 
  PAC用量对滤饼水分的影响如图3所示。从图3可以看出,随着PAC用量的增加,污泥滤饼的含水量不断降低,最终趋于稳定。当用量为0.136克/克时,达到72.55%的极低值。当投加量增加时,滤饼含水量略有增加,可能是因为过量的PAC使污泥颗粒再次带正电荷,导致污泥颗粒之间的正电荷排斥分散,使污泥脱水困难。
 
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  2.2.3对离心性能的影响
 
  离心性能通常通过上清液的浊度来评估。因此,通过测定离心后上清液的浊度来考察高效聚合氯化铝对污泥离心性能的影响。在离心时间5min、转速3000r/min、PAC用量不同的条件下,上清液浊度如图4所示。从图4可以看出,随着PAC用量的增加,上清液的浊度不断降低,在0.149g/g时达到17NTU的较低值,当PAC用量继续增加时,上清液的浊度呈上升趋势。这可能是由于PAC长链的桥吸附作用,使得污泥形成较大的絮体,提高了污泥的离心性能。而过量的PAC会使PAC的长链无法有效延伸,削弱PAC的絮凝作用,从而使污泥的离心性能变差。
 
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  2.3聚合氯化铝对污泥沉降性能的影响
 
  用不同量PAC处理的污泥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用量的增加,污泥的沉降性能不断提高,污泥的沉降量也在减少。实验结果表明,聚合氯化铝释放的Al3能中和污泥颗粒上的负电荷,使污泥絮体团聚,便于絮凝。同时,PAC高分子链的吸附桥作用也能促进污泥颗粒的絮凝沉降,提高污泥的沉降性能。但是过量的PAC可能会对污泥颗粒产生正电荷,引起正电荷排斥,因此过量的PAC会使污泥的沉降性能变差。
 
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  3.结论
 
  实验结果表明,在污泥处理过程中加入高效聚合氯化铝可以明显改善污泥的脱水性能,具体为:
 
  (1)当PAC用量为0.136g/g时,滤饼过滤水含量低,为72.55%,而当PAC用量为0.149g/g时,离心上清液浊度低,为17NTU。
 
  (2)添加PAC可以改变污泥的絮体结构,使EPS从污泥表面脱落,提高其脱水性能、脱水速度和沉降性能。
 
  (3)PAC释放的Al3可以中和污泥颗粒上的负电荷,通过高分子量和长链吸附桥的作用,提高污泥的絮凝沉降性能。此外,加入过多的PAC使污泥颗粒带正电,造成排斥,但使沉降性能变差。
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