絮凝劑對污泥脫水性能的改善

孫喜民

（天津市政發展有限公司，天津300000）

0 前言

污泥脫水性能的好壞直接關系到整個污泥處理系統的優劣。一般認為，進行機械脫水的污泥，比阻值在（0.1～0.4）×109s2/g之間較為經濟，但各種污泥的比阻值均大于此值。目前，對污泥脫水性能改善的研究方向主要有以下幾個方面：（1）致力于探索新的高效率的污泥脫水設備與方法；（2）致力于研究各種因素對污泥脫水性能的影響，并試圖找到最佳工藝條件來改善污泥的脫水性能。本文所述的實驗擬研究幾種絮凝劑對原污泥和好氧強曝氣消化污泥的沉降性能，及其脫水性能的改善。經考慮選用：陰/陽離子型聚丙烯酰胺(APAM/CPAM)和ciba7635進行研究。

1 實驗裝置及測試項目

該實驗部分主要測定污泥的比阻、SV及沉降曲線，比阻的測定參見圖1。

SV：絮凝是個動力學過程，一般包括絮凝物的形成與破壞。當混合時攪拌不充分，顆粒與聚電解質未能充分碰撞時，則形成的絮體小且沉降速度慢。但若攪拌過程過于強烈，時間太長則聚集起來的顆粒會破碎，進而導致沉降速度減慢。經查閱文獻選擇快速攪拌10 s再轉為慢速攪拌20 s之后，再靜沉30 min以后測定污泥的SV。

2 實驗結果與分析

2.1 污泥消化前后的沉降性

圖2反映了好氧強曝氣后，污泥的沉降性有了一定的改善，原污泥和消化污泥的沉降性能的差別在開始的20 min里并沒有顯示出來。隨著界面的沉降，當進入過渡區時才顯示出消化污泥比原污泥的沉降速度快些。用Ca(OH)2調節pH值為11時也不能改善多少。事實上，石灰也很少單獨做混凝劑，一般只是與其他絮凝劑一起使用，起到助凝作用。彌補混凝水解過程中的OH-不足。但是，若使用陰離子型聚丙烯酰胺，則對污泥的沉降性能有明顯的改善，實驗中觀察到，投入陰離子型聚丙烯酰胺可形成較大塊的絮凝體，泥水分離較快。陰離子型聚丙烯酰胺主要通過吸附架橋，利用長鏈狀的分子結構來吸附污泥顆粒。整個絮體在沉降過程中捕集和清掃懸浮顆粒，成為較大的絮團而下降，從而達到濃縮的目的。污泥好氧強曝氣消化后，污泥的沉降性能沒有太大的改善是因為強曝氣使得污泥顆粒過于細小，而且污泥的負荷太低，絮體中的活性成分不夠多，也造成了污泥沉降脫水性能差。陰離子型聚丙烯酰胺的加入解決了顆粒過于細小的問題，最后取得一個較好的效果。

2.2 污泥的沉降性能與投藥量的關系

由圖3、圖4可以看出，零投藥量時污泥的SV值很高，即好氧強曝氣消化污泥后污泥的沉降性能反而惡化了。原生污泥投加陰離子型聚丙烯酰胺后，在30mg/L時存在著一個最佳值，而在投加量過大時，其沉降性能又惡化。陰離子型聚丙烯酰胺不存在著電性中和過量的問題，可能是因為投加量過大造成污泥絮體粘度過大，不能形成清晰的泥水界面下沉，同時也抑制了APAM將分子鏈伸展到液相中去吸附更多的污泥顆粒。但消化后，投加陰離子型聚丙烯酰胺要比零投加量的污泥沉降效果要好。只是，從圖表中的縱坐標來看，同等投藥量下消化后的污泥不一定比原污泥的SV要小，且最佳投藥量從原來的30 mg/L上升到40 mg/L。整個結果說明消化后的污泥顆粒變細小，陰離子只靠吸附架橋作用已不能取得較好的效果。另外，文獻[1]指出，陰離子對懸浮物的絮凝有一定的效果，但脫水情況不理想，這是因為該聚合物的分子結構帶有強親水性的活性側基－COONa，它所形成的絮凝體親水性也強。

陽離子型聚丙烯酰胺的分子鏈既可以形成顆粒間架橋，又可以中和顆粒表面的負電荷，減少污泥顆粒間的排斥作用。因此其絮凝作用比陰離子型聚丙烯酰胺強。雖然曲線表明在60 mg/L處消化污泥與生污泥的SV皆可達到一個最佳值，但無疑在投藥量為30 mg/L處是經濟效果的最佳值。除節省藥劑費用外，投藥量越少，脫水污泥的發熱量越大，在干化或焚燒時所耗的熱量就越少。

圖5反映了污泥的上清液濁度與投藥量的關系，當投藥量過小時，絮凝劑不能很好地將小顆粒聚集在一起，污泥上清液的濁度較大。但是如果絮凝劑投量過多，除出現電性相反的情況，還會因為液體粘度過大，絮凝劑不能伸展長鏈到水中去捕捉小顆粒，高聚物的吸附架橋作用受到了抑制，上清液濁度再次增大。實驗表明，CPAM和ciba兩種絮凝劑都在30mg/L時的除濁能力最強。

消化前生污泥與消化污泥投加ciba7635后，其沉降性能與投藥量的關系見圖6所示。可以看出，其變化規律類似APAM，在消化前后變化不大。原生污泥在投加ciba7635時，沉降性能較陽離子型聚丙烯酰胺要好，但消化后沉降性能總的來說沒有太大的改善。這可能是因為消化后污泥顆粒變小，而ciba7635的分子量不夠大，其吸附架橋的作用大為受限。總的說來，雖然在20 mg/L的投藥量時存在著SV的最佳值，但是變化不大。因此，ciba7635較適用于原生污泥。它的分子量不如APAM大，加上電性中和的作用又不如CPAM強，消化后，污泥顆粒變小，因此它在附架橋方面的缺陷顯得更加突出。

3 結論

（1）原生污泥投加APAM后，在30 mg/L時存在著一個最佳值，而在投藥量過大時，其沉降性能又惡化，可能是因為投加量過大造成污泥絮體粘度過大，同時也抑制了APAM將分子鏈伸展到液相中去吸附更多的污泥顆粒。

（2）CPAM在濃度為60mg/L消化污泥與生污泥的SV皆可達到一個最佳值，但在投藥量在30mg/L時是經濟效果的最佳值。

（3）ciba7635較適用于原生污泥。在20 mg/L的投藥量時存在著SV的最佳值，但是變化不大。

[1]楊波,趙榆林.離子型改性天然高分子絮凝劑對活性污泥脫水處理[J]，工業水處理，1999，19(5)：26～27.