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            聚合硫酸鐵對污水調理的效果怎么樣?

            發(fā)布時(shí)間:2016年8月4日    

            城鎮污水處理廠(chǎng)采用活性污泥法處理污水所產(chǎn)生的生化污泥含水率高,體積龐大,不易于運輸、貯存,同時(shí)含有細菌、微生物、寄生蟲(chóng)、懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)以及較高含量的氮、磷等元素和重金屬及有害化學(xué)物質(zhì),這些污泥若得不到及時(shí)處理可產(chǎn)生二次污染。我國對污泥處理的費用已占到污水處理廠(chǎng)總運行費用的20%~50%,因此研究一種有效的污泥脫水處理方法具有重要意義。目前,常采取的措施包括濃縮、脫水、穩定化、干化、焚燒、填埋等。處理方法的選擇取決于污泥的含水率和較終處置方式,城市生活污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的剩余污泥的含水率均在99%以上,如何降低污泥的含水率,提高污泥的脫水性能,在污泥的處理處置過(guò)程中顯得至關(guān)重要。污泥調理是污泥處理處置的關(guān)鍵,通過(guò)調理可以改變污泥的組織結構,減小污泥的黏性,降低污泥的比阻,從而達到改善污泥脫水性能的目的。國內外對此做了多年的研究開(kāi)發(fā),希望在目前常用的調理劑調理污泥的基礎上開(kāi)發(fā)出具有高效質(zhì)量和成本效益的調理藥劑,以代替在經(jīng)濟、質(zhì)量和環(huán)境效益上都存在缺陷的傳統藥劑。筆者以污水處理廠(chǎng)濃縮池出口的污泥為研究對象,采用聚合硫酸鐵(聚合硫酸鐵)作為無(wú)機調理劑對其進(jìn)行調理,對污泥的脫水效果進(jìn)行研究,旨在為污水處理廠(chǎng)的污泥處理提供理論參考。

            1材料與方法

            1.1材料

            污泥取自某污水處理廠(chǎng)濃縮池出口,曝氣池混合液取自曝氣池出口。原污泥pH為7.5,沉降30min上清液的濁度為151NTU,污泥比阻約為5.92×1014m/kg,屬難過(guò)濾污泥。選用聚合硫酸鐵(聚鐵)作為無(wú)機調理劑。儀器設備有六聯(lián)電動(dòng)攪拌器(jj-4,國華電器有限公司)、數字濁度儀、PH計、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子分析天平、真空泵、自制污泥抽濾裝置等。

            1.2方法

            取原污泥于燒杯中,加入一定量的調理劑,室溫下先快速攪拌1min,然后慢速攪拌5min。將調理后的污泥倒入抽濾裝置中靜置,抽濾至真空度破壞或濾出液基本不變停止抽濾,取出濾室中的污泥,測定污泥比阻及濁度。通過(guò)平行試驗比較調理劑的投加量、濃度、pH和攪拌強度對污泥過(guò)濾脫水性能的影響。

            2結果與分析

            2.1聚合硫酸鐵投加量對污泥脫水性能的影響

            從圖1可以看出,隨著(zhù)聚合硫酸鐵投加量的增加,比阻和濃度均隨之升高,當聚合硫酸鐵溶液的投加量為1mL時(shí),污泥比阻較小,比阻值為1.140×1014m/kg,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小,此時(shí)的脫水性能較佳。這是由于污泥膠體顆粒帶有負電荷,聚合硫酸鐵屬于無(wú)機高價(jià)陽(yáng)離子調理劑,起到電性中和的作用。當投加量小于1mL時(shí),Fe3+的電性中和作用增強,隨著(zhù)投加量的增加,污泥比阻呈下降趨勢;當投加量超過(guò)1mL時(shí),會(huì )因吸附電中和作用使絮體帶上反號電荷,出現反混凝,使得污泥比阻增大,污泥比阻呈上升趨勢。
            圖1  不同聚合硫酸鐵投加量對污泥脫水性能的影響

            2.2聚合硫酸鐵濃度對污泥脫水性能的影響

            從圖2可以看出,聚合硫酸鐵濃度為6%時(shí),污泥比阻較小,為1.838xl014m/kg,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小,此時(shí)污泥的脫水性能較好。在相同聚合硫酸鐵溶液投加量下,聚合硫酸鐵濃度小于6%時(shí),污泥的比阻隨濃度的增加而降低;當濃度大于6%時(shí),污泥的比阻值隨濃度的增加而升高。這是由于不同濃度的聚合硫酸鐵溶液因硫酸鐵聚合物長(cháng)鏈分子的伸展不同導致脫水效果不同。濃度較低時(shí),部分聚合硫酸鐵長(cháng)鏈在水中可能會(huì )分解成短鏈結構,造成吸附架橋及網(wǎng)捕卷掃能力下降;濃度較高時(shí),長(cháng)鏈分子之間可能會(huì )互相黏附,難以有效伸展,造成吸附污泥膠粒的活性基總量減少,絮凝效果下降;另外,濃度較高,聚合硫酸鐵可能會(huì )有部分未溶解。
            圖2不同PFS濃度對污泥脫水性能的影響

            2.3pH對污泥脫水性能的影響

            從圖3可以看出,污泥的pH為7(未調節)時(shí),污泥比阻較小,僅1.587×1014m/kg,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小,這時(shí)污泥的脫水性能較好;pH小于7時(shí),污泥比阻隨著(zhù)pH的升高而下降;pH大于7朱調節)時(shí),污泥比阻隨著(zhù)pH的升高而呈現增大趨勢。該試驗中加酸后污泥脫水效果變差,就是由于酸性環(huán)境的不利因素占主要地位,而加堿也不利于污泥脫水,這是由于聚合硫酸鐵作為無(wú)機高分子調理劑,其作用機理接近于有機高分子,但其本質(zhì)上仍是多核羥基絡(luò )合物的中間產(chǎn)物,相對于氫氧化物沉淀是羥基不飽和的,其與顆粒物的吸附實(shí)際上是表面絡(luò )合配位過(guò)程,表面羥基將會(huì )補充其未飽和位,吸附在表面后,仍會(huì )從溶液中吸取羥基,繼續水解沉淀過(guò)程,直至飽和成為氫氧化物沉淀凝膠,與顆粒物生成絮團??梢?jiàn),酸性條件不利于絮體的生成.而堿度過(guò)大,生成的絮體顆粒過(guò)大,過(guò)濾時(shí)泥餅的阻力增大,污泥比阻降低,污泥的pH為7朱調節)時(shí),污泥已經(jīng)由較難過(guò)濾轉變?yōu)橐走^(guò)濾,且其脫水性能提高。因此,pH未調節時(shí),污泥的比阻較小,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小,脫水性能較好。
            圖3不同pH對污泥脫水性能的影響

            2.4攪拌強度對污泥脫水性能的影響

            2.4.1快速攪拌對污泥脫水性能的影響。從圖4可以看出,當攪拌強度為120~160r/min時(shí),污泥的比阻呈上升趨勢,這是由于混合階段的要求是藥劑迅速均勻地擴散到水中以創(chuàng )造良好的水解和聚合條件,使膠體脫穩并借顆粒的布朗運動(dòng)和紊動(dòng)水流進(jìn)行凝聚。聚合硫酸鐵在水中的形態(tài)不受時(shí)間影響,混合反應可以在短時(shí)間內完成,且不宜進(jìn)行劇烈攪拌。因此,當攪拌強度為120r/min時(shí),污泥的比阻較小,僅2.29×1014m/kg,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小,這時(shí)污泥的脫水性能較好。
            圖4快速攪拌對污泥脫水性能的影響

            2.4.2慢速攪拌對污泥脫水性能的影響。從圖5可以看出,當攪拌強度為30~50r/min時(shí),污泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降,當攪拌強度為50r/min時(shí),污泥的比阻較小,污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較??;當攪拌強度為50~70r/min時(shí),污泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢。這是由于反應階段的要求是使混凝劑的微粒通過(guò)絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體,反應階段的攪拌強度應隨著(zhù)絮凝體的結大而逐漸降低,以免結成大的絮體被打碎;若攪拌速度過(guò)低,難以形成具有良好沉淀性能的較大絮凝體。因此,攪拌強度為50r/min時(shí),污泥的比阻較小,脫水性能較好。
            圖5慢速攪拌對污泥脫水性能的影響

            3結論與討論

            該研究以污水廠(chǎng)濃縮池出口污泥為對象,通過(guò)調節污泥調理劑聚合硫酸鐵的投加量、濃度、pH值及攪拌強度,探討了調節機理,研究得出了較佳投藥量,即在投藥量為lmL,濃度為6%,pH為7(未調節),快速攪拌強度為120r/min,慢速攪拌強度為50r/min的條件下,污泥的脫水性能較好,污泥經(jīng)過(guò)30min沉降后濁度較小。聚合無(wú)機鹽型污泥調理劑處理效果良好且價(jià)廉易得,處理效果好于單體無(wú)機鹽,但由于處理后污泥中的無(wú)機成分比例提高,當對其進(jìn)行土地利用時(shí),導致肥力下降且形成二次污染,因此,研發(fā)對環(huán)境無(wú)二次污染的微生物調理劑是今后的研究方向。

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