城市廢水處理污泥CPAM脫水過程影響因素研究

＊田宇 王黎 劉偉 王晟達

（沈陽化工大學環境與安全工程學院 遼寧 110142）

城市廢水處理污泥CPAM脫水過程影響因素研究

＊田宇 王黎 劉偉 王晟達

（沈陽化工大學環境與安全工程學院 遼寧 110142）

研究陽離子聚丙烯酰胺（CPAM)對污泥脫水效果的影響因素，在單因素實驗基礎上，優化條件下，CPAM的投加量為1.25ml，污泥的pH為5.0值，環境溫度30℃，攪拌低速。

陽離子聚丙烯酰胺（CPAM），調理劑，污泥脫水

污泥呈膠體狀態，水量可達污泥總質量的95%～99.5%，水分存在形式主要有：(1)表面吸附水：污泥膠體顆粒細小，在表面張力的作用會吸附的更多的水分。(2)間隙水：被污泥顆粒包圍著的游離水叫做間隙水，污泥濃縮主要針對的是間隙水。(3)毛細結合水。(4)內部結合水。污泥調質的主要目的是增大污泥顆粒的體積，克服水合作用和電性排斥作用。本文以沈陽南部污水處理廠初沉池的活性污泥為研究對象，通過測定濾液體積比，來研究投加CPAM的量、溫度、pH、攪拌條件等因素，找出一個相對較適合CPAM對污泥濃縮脫水的一個最佳條件。

1.材料與方法

(1)主要儀器與材料

儀器：pH計，真空泵，賽多電子天平，恒溫培養振蕩器

藥品： CPAM，鹽酸，氫氧化鈉

污泥：含水率99.6%，有機質含量61.16%， pH值6.73

(2)實驗方法

將CPAM配成0.058%的稀溶液，稱CPAM0.058g粉末，放入100ml容量瓶中，加入蒸餾水定容至刻度線，蓋好蓋子搖晃使藥品充分混勻備用，實驗污泥均取40ml于錐形瓶中。

2.結果與討論

(1)CPAM投加量對污泥脫水性能的影響

取CPAM溶液依次加入0.5，0.75，1.00，1.25，1.50ml。用真空泵抽濾，結果如圖1：

從圖1可知，污泥帶負電荷，加入過少的CPAM，中和污泥中的負電荷也就較少，吸附架橋作用較弱，污泥不能聚集較大的絮狀體，泥水分離的效果不夠好，不利于脫水的處理。加入過量的CPAM，泥水中陽離子過多，會使污泥變得非常粘稠，污泥顆粒因吸附了過多的聚合物而帶上正電荷，膠體顆粒因為同種正離子的電荷排斥而重新恢復穩定，不利于污泥的脫水處理。因此，結合不同投加量下的實驗結果及處理費用問題，本文確定優化投加量為1.25ml。

圖1 CPAM投加量的污泥脫水結果

(2)污泥pH值對CPAM脫水性能的影響

加入1.25ml的CPAM，調節不同的pH值為3.0，4.0，4.5，5.0，5.5，6.5，慢速攪拌。用真空泵抽濾，結果如圖2。

2.3 高等數學的內容主要是微積分學，對學生來說，數學概念很抽象，比如數列極限的“ε-N”定義，函數極限的“ε-δ”定義等，數學定理的證明邏輯推理很嚴密，翻轉課堂的課前學習環節如果沒有教師的及時有效地引導，僅憑觀看視頻，不易準確把握視頻中的重難點，甚至不能聽懂授課內容，使學習效果不佳。

由圖2可知，污泥的pH值會影響污泥和調理劑的脫水性能，pH值過高或過低都會使CPAM脫水性能下降。調節前的污泥顆粒帶有相同的負電荷，加入過量的酸時，溶液中的氫離子先是中和污泥顆粒表面的負電荷，加入過多的氫離子將使顆粒間靜電斥力重新建立新的平衡，脫水效果下降；當pH增大時，由于未能完全中和污泥的負離子，因此不利于脫水。

圖2 污泥pH值對藥劑CPAM脫水性能的影響結果

(3)溫度對CPAM脫水效果的影響

模擬四季變化，溫度5℃，15℃，25℃，40℃。加入1.25ml的CPAM溶液，用真空泵抽濾，結果如表1：

表1 溫度對CPAM脫水效果的影響

由表1可知，由于溫度升高，顆粒間運動加劇，有利于顆粒間的碰撞，更有利于污泥脫水。

(4)攪拌對CPAM脫水效果的影響

加入1.25ml的CPAM，轉速0r/min，30r/min，60r/ min，280r/min，攪拌時間3min，實驗結果如表2：

表2 攪拌對CPAM脫水效果的影響

如表2可知，當攪拌速度較高時，開始時形成的絮團很小，可能是CPAM結構中的陽離子正在中和污泥顆粒中的負電荷，污泥顆粒失去穩定的狀態，進而聚集在一起，而沉淀下來，但是高速攪拌，不能充分發揮CPAM的架橋作用，使原來形成的膠體又重新脫穩，影響泥水的分離效果。當攪拌速度較低時，CPAM中和CPAM的負電荷，使架橋作用能夠良好的發揮，因此慢速攪拌有利于污泥的脫水。

(5)正交實驗

列號/試驗號 投加量 pH 溫度 攪拌 濾液體積1 1（0.75） 1（4.0） 1（25） 1（0） 34.30 2 1（0.75） 2（5.0） 2（30） 2（30） 35.00 3 1（0.75） 3（6.0） 3（40） 3（60） 35.30 4 2（1.00） 1（4.0） 2（30） 3（60） 36.70 5 2（1.00） 2（5.0） 3（40） 1（0） 35.70

表3 正交表實驗結果與分析

在綜合正交實驗中，得出CPAM調理劑的投加量，是影響污泥濃縮脫水的重要因素，增加CPAM的投加量；污泥脫水的量也隨之增加，但不能一直增加CPAM調理劑的量，一方面是一旦調理劑的量添加過多，會產相反的效果，會污泥顆粒脫穩，恢復到之前蓬松的狀態，脫水效果會變差。

3.結論

(1)當CPAM濃度是0.058%，投加量是1.25ml時，污泥脫水的體積最大，所得的絮體結實，脫水效果最好；當污泥的pH值在5.0時，CPAM對污泥的脫水效果最好，pH過高或過低都會影響CPAM的脫水效果；溫度升高，有利于CPAM對污泥的脫水，在CPAM最佳投加量下，污泥在高溫下，脫水效果好，由于要考慮污泥處理的成本，溫度維持在20～40℃為宜；在其他因素一定的情況下，慢速攪拌有利于污泥脫水。

(2)在綜合因素的分析下，CPAM的投加量是影響CPAM調理污泥脫水的重要因素。

[1]寇成貴,崔豐元．聚合硫酸鐵對污泥脫水性能研究．環境科學與管理．

[2]高健磊,閆怡新,吳建平,萬耀強．城市污水處理廠污泥脫水性能研究[M]．環境科學與技術．

田宇（1990～），女，沈陽化工大學環境與安全工程學院，研究方向：水污染控制工程。

(責任編輯 李燕)

Study of Influence Factors for the Process of Municipal Wastewater Treatment and CPAM Dehydration

Tian Yu, Wang Li, Liu Wei, Wang Shengda

(Environment and Safety Engineering School, Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning, 110142)

This paper takes study of influence factors for the sludge dewatering effect by cationic polyacrylamide (CPAM) on the basis of single-factor experiment and under the optimal condition and set the condition that the additive amount of CPAM 1.25 ml, the pH value of sludge 5.0 and the environment temperature 30 ℃ and then take the low speed stirring.

cationic polyacrylamide(CPAM)；amendment；sludge dewatering

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