泥渣脫水氣浮預(yù)處理技術(shù)

　　提高氣浮泥渣脫水效率最常用的方法是添加化學(xué)藥劑，添加化學(xué)藥劑能有效改善氣浮泥渣脫水效果。污泥脫水劑是泥渣預(yù)處理的核心技術(shù)，可以改善泥渣的脫水性能，降低泥渣運(yùn)輸成本，降低泥渣的處置成本。

　　目前常見的泥渣處理技術(shù)主要包括以下三種：濃縮、脫水和干燥。其中最困難的是泥渣脫水。因?yàn)槟嘣试礁?，所占體積也越人，所以泥渣外運(yùn)的環(huán)節(jié)會(huì)人大提高成本。泥渣經(jīng)過濃縮和消化以后，含水量依然高達(dá)95%?97%左右。因此研究泥渣脫水，對(duì)泥渣的處理以及污水處理廠的運(yùn)行有著重要的意義。

　　污泥脫水劑的投加能改善泥渣的脫水性能?。針對(duì)腸衣廢水處理過程中氣浮池排出的泥渣，通過加入脫水劑，進(jìn)行調(diào)理，增強(qiáng)其脫水性能。泥渣脫水劑的種類有很多，有無機(jī)脫水劑、有機(jī)高分子脫水劑，不同種類的脫水劑直接影響著泥渣的脫水性能。對(duì)于無機(jī)脫水劑如三氯化鐵、硫酸鋁等的加藥量，一般為污泥質(zhì)量的5%?10%，聚合氯化鋁為1%?3%，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺為0.1%?0.3%。實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定污泥比阻來確定污泥脫水劑的種類與投加量，最后通過現(xiàn)場(chǎng)操作確定其最佳工況參數(shù)。

　　一、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

　　實(shí)驗(yàn)儀器有電子天平；數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱;筆式pH計(jì)；六聯(lián)電動(dòng)攪拌器。主要試劑有三氯化鐵(10g/L)、聚合氯化鋁(10g/L)、聚丙烯酰胺(1g/L)。分析方法：布氏漏斗法測(cè)污泥比阻，烘箱法測(cè)含水率。

　　1.2泥渣來源及指標(biāo)

　　實(shí)驗(yàn)取保定市順平縣某污水處理廠氣浮池泥渣，其含水率為99.8%，pH為6.8，污泥比阻1.6537x109s2/g。

　　二、結(jié)果與討論

　　污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，污泥比阻越大，過濾性能越差。一般認(rèn)為，比阻在109~1010s2/g的污泥屬于難過濾的污泥，比阻在(0.5?0.9)x109s2/g的污泥屬于中等，比阻小于0.4?的污泥容易過濾。實(shí)驗(yàn)選擇的污泥脫水劑有無機(jī)脫水劑和有機(jī)高分子脫水劑，其中無機(jī)脫水劑選擇三氯化鐵(FeCl3)、聚合氯化鋁(PAC)兩種，有機(jī)高分子脫水劑選擇陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

　　根據(jù)所加脫水劑的量，取不同體積的單一因素的污泥脫水劑，進(jìn)行污泥比阻實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的污泥比阻值。其次，根據(jù)污泥比阻值，將脫水劑進(jìn)行兩兩組合，即添加兩種不同種類的污泥脫水劑進(jìn)行污泥比阻實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的污泥比阻值，結(jié)合運(yùn)行成本和污泥脫水率情況，最終找到最佳污泥脫水劑的投加種類和投加量。

　　2.1單因素實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)采用FeCl3為脫水劑。取6個(gè)250mL燒杯，向每個(gè)燒杯中加入100mL的泥渣，向每個(gè)燒杯中加入不同濃度的FeCl3溶液，開啟六聯(lián)攪拌器，首先采用150r/min轉(zhuǎn)速攪拌1min，再調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為50r/min攪拌5min，使得FeCl3與泥渣充分反應(yīng)。

　　將經(jīng)過上述方法處理后的6份100mL泥渣放于布氏漏斗，進(jìn)行污泥比阻值的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)得到的污泥比阻值如圖1所示。

　　由圖1可觀察到，改變FeCl3的投加量對(duì)污泥比阻的影響很大。從圖1中還可以看出，在FeCl3的加入量由5%增加到8%的過程中，污泥比阻越來越小，數(shù)值由0.5836xl09s2/g下降到0.4315xlO9s7g，其污泥過濾性能由中等達(dá)到易過濾，當(dāng)FeCl3的投加量由8%增加到10%時(shí)，污泥比阻值慢慢增大到0.5079x109s2/g。從上可以看出當(dāng)FeCl3的投加量為8%時(shí)，污泥比阻值達(dá)到最低0.4315xl09s2/g，污泥過濾性能達(dá)到最佳。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著FeCl3投加量的增加，污泥比阻呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢(shì)，F(xiàn)eCl3，的投加量過多或過少對(duì)污泥比阻的降低都會(huì)產(chǎn)生不利影響。

　　當(dāng)采用PAC為脫水劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)方法同上，相應(yīng)的污泥比阻值如圖2所示。

　　由圖2可觀察到，改變PAC的投加量對(duì)污泥比阻的影響很大。從圖2中可以看出，當(dāng)PAC的投加量由1.0%增加到3.0%的過程中，污泥比阻值越來越小，數(shù)值由1.4635x109s2/g下降到1.0132x109s2/g，再次加入PAC的量至4.0%時(shí)，污泥比阻值趨于平緩，數(shù)值達(dá)到1.0082x109s2/g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著PAC投加量的增加，污泥比阻呈現(xiàn)先降低再平緩的趨勢(shì)，F(xiàn)eCl3的投加量過少對(duì)污泥比阻的降低會(huì)產(chǎn)生不利影響，投加量過多雖然不會(huì)影響污泥比阻大小，但是其污泥過濾性能一直停留在難過濾層面，不適合做污泥的脫水劑。

　　當(dāng)CPAM作為污泥脫水劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)方法同上，相應(yīng)的污泥比阻值如圖3所示。

　　從圖3中可以觀察到，改變CPAM的投加量對(duì)污泥比阻的影響很大。從圖3中可以看出，在CPAM的加入量由0.10%增加到0.25%的過程中，污泥比阻值越來越小，數(shù)值由0.8145x109s2/g下降到0.2706x109s2/g，其污泥過濾性能由中等達(dá)到易過濾狀態(tài)，當(dāng)CPAM的投加量由0.25%增加到0.35%時(shí)，污泥比阻值慢慢增大到0.3476x109s2/g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明.CPAM的投加量對(duì)污泥比阻的降低影響同PAC的投加量的影響大體一致，CPAM投加量過低或過高都會(huì)對(duì)污泥比阻的降低產(chǎn)生不利影響。

　　2.2雙因素實(shí)驗(yàn)

　　根據(jù)添加的單一的脫水劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定添加的兩種脫水劑為FeCl3和CPAM，投加量分別為8%和0.25%o實(shí)驗(yàn)方法與單因素實(shí)驗(yàn)大致相同，不同的是，此實(shí)驗(yàn)取8個(gè)250mL燒杯，分別加入100mL泥渣。當(dāng)同時(shí)加入FeCl3和CPAM時(shí)，相應(yīng)的污泥比阻值見表1。

　　由表1可知，改變FeCl3和CPAM的投加比例，對(duì)污泥比阻的影響很大。當(dāng)FeCl3和CPAM的投加比例由7.2%：0.025%到4%：0.125%的過程中，污泥比阻值越來越小，數(shù)值由0.8915xl09s2/gg減小到0.2468x109s2/g，其污泥過濾性能由一般到易過濾狀態(tài)。當(dāng)FeCl3和CPAM的投加比例由4%：0.125%到1.6%：0.200%的過程中，污泥比阻值逐漸增大，數(shù)值由0.2468x109s2/g增加到0.4164x109s2/g，污泥過濾性能變的更差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著FeCl3和CPAM投加量的比值得減小，污泥比阻呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢(shì)，F(xiàn)eCl3和CPAM的投加量的比值過大或過小對(duì)污泥比阻的降低都會(huì)產(chǎn)生不利影響。

　　通過分析所得的加入單一?泥脫水劑和兩種不同脫水劑對(duì)污泥比阻值的影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，添加的污泥脫水劑為FeCl3和CPAM，投加量分別為干污泥質(zhì)量的4%和0.125%。如果只從藥劑的成本分析，只添加CPAM會(huì)更經(jīng)濟(jì)，但是從整體的污泥處理來看，添加FeCl3和CPAM會(huì)更經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

　　2.3脫水性能實(shí)驗(yàn)

　　脫泥機(jī)房采用板框式壓濾機(jī)，其型號(hào)為XMY50-800-UB，過濾壓力W0.6MPa。通過改變壓濾機(jī)的過濾壓力，檢測(cè)出泥含水率，結(jié)合運(yùn)行成本情況，確定出最佳的運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)上面所得投藥方案進(jìn)行投藥，分別調(diào)節(jié)其過濾壓力為0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60MPa，保持其他參數(shù)不變，對(duì)污泥含水率的影響如圖4所示。

　　由圖4可觀察到，改變板框壓濾機(jī)的過濾壓力，對(duì)污泥含水率的影響很大。從圖4中還可以看出，在板框壓濾機(jī)的過濾壓力由0.3MPa到0.6MPa的過程中，污泥含水率越來越低，數(shù)值由71.93%降低到55.70%。綜合泥渣脫水效果和此板框壓濾機(jī)的過濾壓力需要小于等于0.6MPa的客觀條件，選擇板框壓濾機(jī)的過濾壓力為0.55MPa。此時(shí)的污泥含水率為56.36%，含水率<60%。

　　三、結(jié)論

　　1)實(shí)驗(yàn)通過污泥比阻裝置測(cè)定并計(jì)算不同加藥方案下的污泥比阻值，通過分析污泥比阻變化情況，得出FeCl3、CPAM溶液、PAC二種脫水劑最佳投藥量分別為8%、0.25%、3%，污泥比阻為0.4315x109s2/g、1.0082xl09s2/g、0.2706xl09s2/g。

　　2)通過雙因素實(shí)驗(yàn)，加入不同體積，不同量的FeCl3和CPAM，當(dāng)FeCl3和CPAM的投加量為4%：0.125%時(shí)，污泥比阻值達(dá)到最低0.2468x109s2/g，污泥過濾性能達(dá)到最佳。綜合污泥比阻值和成本情況，F(xiàn)eCl3和CPAM的最佳投加量為干污泥質(zhì)量的4%：0.125%。

　　3)在上述實(shí)驗(yàn)條件下，通過改變板框壓濾機(jī)的過濾壓力，對(duì)污泥含水率的影響很大。綜合泥渣脫水效果和此板框壓濾機(jī)的過濾壓力需要小于等于0.6MPa的客觀條件，選擇板框壓濾機(jī)的過濾壓力為0.55MPa。此時(shí)的污泥含水率為56.36%，含水率<60%。（來源：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院）