PEO 與粉煤灰組合對(duì)厭氧污泥顆粒化影響

孫建升 劉雅巍 王志富

0 引言

聚氧化乙烯是一種高性能的絮凝劑，其絮凝作用機(jī)理存在幾種理論。Rubio和Kichener的理論認(rèn)為氫鍵合和疏水性相互作用共同導(dǎo)致PEO吸附。PEO通過其分子中醚鍵的氧原子和懸浮顆粒表面的羥基產(chǎn)生氫鍵締合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)乙烯基與懸浮物顆粒表面的疏水膠體相互作用。

試驗(yàn)以聚氧化乙烯(PEO、高分子聚合物)為篩選物，結(jié)合粉煤灰的吸附特性，評(píng)價(jià)了絮凝劑與粉煤灰組合后對(duì)厭氧污泥顆粒化的影響。

1 確定聚氧化乙烯與粉煤灰的最佳組合

本研究采用非離子型的聚氧化乙烯的濃度為10 mg/L，20 mg/L，40 mg/L，50 mg/L 及粉煤灰的濃度為 100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L，將此正交組合。隔天測定產(chǎn)氣量、30 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測定各反應(yīng)瓶中上清液的COD，SS，厭氧污泥的區(qū)域沉降速度(ZSV)和污泥容積指數(shù)(SVI)以確定聚氧化乙烯與粉煤灰的最佳組成。圖1～圖4分別為粉煤灰的濃度為100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L時(shí)投加不同濃度的聚氧化乙烯的反應(yīng)瓶與空白試樣反應(yīng)瓶的累計(jì)產(chǎn)氣曲線，表1～表4分別為粉煤灰的投量為 100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L 時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖1～圖4中:累計(jì)產(chǎn)氣量=反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣量－內(nèi)源反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣量。

圖1 粉煤灰為100 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣曲線

由圖1可知，當(dāng)粉煤灰濃度為100 mg/L時(shí)，濃度為50 mg/L PEO反應(yīng)瓶的總產(chǎn)氣量小于空白試樣的總產(chǎn)氣量，說明此濃度PEO對(duì)厭氧污泥有抑制作用;濃度為40 mg/L PEO反應(yīng)瓶的產(chǎn)氣曲線和空白試樣的產(chǎn)氣曲線接近，說明此濃度的PEO未起太大作用;濃度為10 mg/L和20 mg/L PEO反應(yīng)瓶的產(chǎn)氣量均高于空白試樣，且濃度為10 mg/L PEO在第14天時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)上升階段，而后趨于平緩。

圖2 粉煤灰為200 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣曲線

圖3 粉煤灰為400 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣曲線

圖4 粉煤灰為500 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶累計(jì)產(chǎn)氣曲線

表1 粉煤灰為100 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1可知，當(dāng)粉煤灰濃度為100 mg/L時(shí)，濃度為50 mg/L PEO反應(yīng)瓶的甲烷轉(zhuǎn)化率、COD去除率、比產(chǎn)甲烷活性均低于其他濃度，且厭氧污泥的區(qū)域沉降速度也是最低的，說明在此粉煤灰投量下，50 mg/L PEO對(duì)厭氧污泥的活性有抑制作用。

表2 粉煤灰為200 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由圖2可知，當(dāng)粉煤灰濃度為200 mg/L時(shí)，濃度為10 mg/L，40 mg/L和50 mg/L PEO反應(yīng)瓶的產(chǎn)氣曲線與空白試樣的產(chǎn)氣曲線相接近，說明這些濃度下的PEO對(duì)厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性未起作用，而濃度為20 mg/L PEO的總產(chǎn)氣量為18.05 mL，高于空白試樣。

由表2可知，當(dāng)粉煤灰濃度為200 mg/L時(shí)，20 mg/L PEO的COD去除率、甲烷轉(zhuǎn)化率及厭氧污泥的比產(chǎn)甲烷活性均是最高的，可視為此粉煤灰濃度下PEO的最佳濃度。

由圖3可知，當(dāng)粉煤灰的濃度為400 mg/L時(shí)，濃度為10 mg/L PEO的產(chǎn)氣量高于空白試樣，說明此濃度下PEO對(duì)厭氧污泥的產(chǎn)氣量有一定的促進(jìn)作用。

表3 粉煤灰為400 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表3可知，當(dāng)粉煤灰的濃度為400 mg/L時(shí)，濃度為10 mg/L PEO的甲烷轉(zhuǎn)化率、COD去除率、比產(chǎn)甲烷活性及區(qū)域沉降速度均是較高的，可以將10 mg/L的PEO視為此粉煤灰投量下的最佳濃度。

表4 粉煤灰為500 mg/L時(shí)投加PEO反應(yīng)瓶試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由圖4可知，當(dāng)粉煤灰的濃度為500 mg/L時(shí)，PEO濃度為10 mg/L，20 mg/L，40 mg/L時(shí)的產(chǎn)氣曲線與空白試樣相接近，說明這些濃度下的 PEO未對(duì)厭氧污泥的活性起作用;濃度為50 mg/L時(shí)PEO的總產(chǎn)氣量高于空白試樣的總產(chǎn)氣量，說明此濃度下的PEO對(duì)厭氧污泥的活性有一定的促進(jìn)作用。

由表4可知，當(dāng)粉煤灰的濃度為500 mg/L時(shí)，濃度為10 mg/L，20 mg/L和40 mg/L的COD去除率、甲烷轉(zhuǎn)化率和比產(chǎn)甲烷活性較為接近，而50 mg/L PEO的這三項(xiàng)指標(biāo)明顯高于它們，因此可以將其視為此粉煤灰投量下的最佳濃度。

2 結(jié)語

通過以上分析可以得出，當(dāng)粉煤灰的濃度為100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L時(shí)，低濃度PEO的反應(yīng)瓶中COD去除率、甲烷轉(zhuǎn)化率、比產(chǎn)甲烷活性及厭氧污泥的區(qū)域沉降速度是較高的，而當(dāng)粉煤灰的濃度為500 mg/L時(shí)，50 mg/L PEO的這些指標(biāo)卻是最好的，說明PEO對(duì)厭氧污泥的影響和粉煤灰的濃度有關(guān)，這是因?yàn)楫?dāng)粉煤灰濃度較低時(shí)，投加高濃度的PEO時(shí)，粉煤灰的晶核作用是有限的，不能迅速形成大量生物絮體;而當(dāng)投加高濃度的粉煤灰時(shí)，隨著溶液中粉煤灰濃度的增加，粉煤灰的晶核作用增強(qiáng)，生物絮體大量形成，處理效果也就隨之提高。

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