PAM對污泥脫水效果及絮體特性影響研究

朱立波 王勤

摘要：用自制PAM研究了在絮凝作用時，PAM離子度、鹽粘度及投加量對污泥絮體特性的研究?？疾炝诵躞wζ電位、CST值、強度及破碎后濁度等污泥特性指標。實驗表明：調理污泥選擇PAM時，投加同等適量的不同離子度的PAM，調理后污泥絮體ζ電位越接近于0且 CST濾水最快時，該PAM為最佳脫水藥劑;PAM鹽粘度越大，調理污泥時絮體強度越大但充分混勻時間越長，加入一定比例電解質有助于加快混勻時間;提高投加量有助于增強絮體強度，但延長了充分混勻時間。當投加量在（ζ電位值最大）電中和能力達到飽和時，繼續提高投加量絮體開始分散。當絮體ζ電位接近0時，可定性判斷為最佳投加量。

關鍵詞：PAM;絮體特性;污泥脫水

我國污水污泥技術才剛剛起步，長期以來，存在著重污水處理輕污泥處理的傾向。在污泥的處理和處置中，污泥調理是一個很重要的環節^[1-2]。所謂調質是調整固體粒子的性質及其排列狀態，減小固體顆粒和水的親和力，是凝聚力增強，顆粒變大，使固液分離更加容易。由于污泥顆粒本身帶負電荷，污泥中相互排斥，較為穩定的存在于溶液中^[3]。且污泥中水分高達95%-97%，導致污泥有巨大的容積，這給污泥的后續處理帶來很大困難。所以，只要將其中的水分去除，就會大大減小污泥容積，提高對污泥處理的能力。筆者用自制陽離子絮凝劑（PAM），分別考察了聚丙烯酰胺的特性指標離子度、鹽水溶液運動粘度（以下簡稱“鹽粘度”）、以及投加量對污泥絮凝作用的深度剖析。旨在為污泥脫水時選擇聚丙烯酰胺提供理論支持。

1 實驗部分

1.1 實驗相關材料及設備

污泥：本次實驗采用張家港鳳凰鎮飛翔化工園區污水處理廠濃縮池剩余污泥。污泥成分較為復雜，含大量有毒有害的物質，（如寄生蟲、無機顆粒、微生物、重金屬等，該污泥含水率在96.8%左右?；曳趾?1.75%。

陽離子絮凝劑PAM：采用自制陽離子聚丙烯酰胺。分別為3810DF、3830DF、3850DF、3870DF、3890DF，見表1.

實驗儀器：TYPE304B CST污泥毛細水分測定儀，SZP-10 ζ電位測定儀，PV-Π+PRO轉子粘度計。

1.2 實驗方法

絮凝實驗：將不同離子度的陽離子PAM配制成0.2%水溶液，稱取等重污泥若干杯，將配制好的PAM溶液等量150ppm逐個加入各個燒杯中，用攪拌機攪拌均勻，充分混合后觀察絮凝現象，測定混合好的污泥CST值及ζ電位值。

絮體強度實驗：取若干不同鹽粘度的樣品，稱取污泥200g若干杯，分別加入150ppm的不同鹽粘度樣品。用攪拌機攪拌均勻，記錄充分混勻時間（抱團現象）為充分反應時間（S），再同時破碎30S后經篩網過濾，測濾水濁度。

2 結果與討論

2.1 離子度對絮體的影響

取若干個不同離子度樣品進行絮凝實驗，測定CST值及ζ電位，同時觀察相應絮凝現象，結果見表1。

由表1可知，在相同投加量的情況下，陽離子度為90%PAM調理污泥時，絮凝效果要好于其他陽離子度產品。ζ電位越接近0時，CST濾水越快。隨著陽離子度的提高，對污泥絮凝作用時形成的絮體越密實，泥水分離越好。

原因分析如下：在絮凝作用時，離子度主要起到中和作用。離子度越大，電中和作用越強，由ζ電位儀檢測得出，PAM離子度越大，中和后的污泥絮體ζ電位越趨向于0.使污泥中的細胞水、游離水等水分更快速的分離出來，可通過CST毛細水分測定儀檢測細胞水過濾時間判斷。由ζ電位儀檢測得出，當污泥表面攜帶負電荷呈分散現象時，加入不同離子度的PAM，使污泥顆粒與反離子基團相結合，污泥顆粒兩兩之間電層壓縮的更明顯。更容易相互緊密擁簇，且絮體越緊密，脫水效果則越明顯。

2.2 投加量對絮體的影響

將90%離子度、鹽水粘度1000的絮凝劑PAM配置成0.2%濃度的水溶液，按60ppm、120ppm、180ppm、240ppm、300ppm、360ppm、420ppm、480ppm、540ppm的加入量投加進行絮凝實驗，充分混勻后測得ζ電位變化。結果如圖1所示。

由圖1可知，污泥電位是-42.8mv，隨著PAM絮凝劑投加量的提高，污泥ζ電位是呈先上升后下降的趨勢，當投加量在240ppm時ζ電位為正值，說明污泥所帶電荷由負電荷轉為正電荷。當投加量在420ppm時ζ電位最大，隨著投加量的繼續增大，ζ電位逐漸開始減小。

原因分析：隨著PAM投加量增大，ζ電位逐漸變為正值，是PAM所帶正電荷與污泥所帶負電荷電中和的結果。當ζ電位接近0時（或正或負），認為泥水已經完全分離，達到脫水的目的（由實驗現象可定性判斷）。繼續提高投加量，污泥整體溶液粘度增加，導致污泥與PAM絮凝劑充分混勻時間的延長，同樣污泥的強度也會隨著投加量的增大而增強。當ζ電位最大時，說明電中和能力達到飽和，此時絮團強度最強，繼續投加PAM絮凝劑后，由于相同電荷分子間靜電排PAM吸附能力開始減弱，電中和能力減弱，同時絮體強度開始減弱。

2.3 鹽粘度對絮體的影響

2.3.1 ?不同鹽粘度對絮體影響

選取四個鹽粘度依次為400，600，800，1000的樣品進行強度實驗，觀察混勻時間及絮體強度。結果如圖2所示。

2.3.2 ?PAM摻入電解質對絮體的影響

以90%離子度PAM配制0.5%濃度的水溶液，分別加入占PAM 5%、10%、15%、20%比例的NaCl，進行混凝實驗，實驗結果如圖3。

由圖2可知，在陽離子度相同（均為90%），鹽粘度不同PAM調理污泥時，鹽粘度越高，PAM與污泥混合的時間越長。破碎等同時間下，鹽粘度越高濾水越澄清，表明絮體強度越大;由圖3可知，當投加不同比例的電解質NaCl時，隨著NaCl比例的提高，水溶液粘度隨之降低，進而加快了PAM與污泥的充分混勻時間。

原因分析如下：在陽離子度相同的情況下，投加量相同，絮凝劑對污泥顆粒的電中和能力相同，當鹽粘度較小時，溶液中舒展開的分子鏈不夠長，不利于分子鏈對污泥顆粒的捕集和架橋。隨著鹽粘度的增大，分子鏈越長，對污泥絮體大且韌度高，不易破碎。。鹽粘度越大，會導致分子鏈在溶液中舒展速度越慢，延長了PAM與污泥充分混合的時間。但鹽粘度提高到一定程度，使污泥絮體粘度增大，會給實際應用帶來困難，如在帶式壓濾脫水時，容易出現粘網現象。所以不是任何情況下鹽粘度越大越好的。當相同鹽粘度摻入不同比例NaCl時，隨著NaCl比例增加，水溶液粘度降低，這在實際應用過程中便于泵的輸送。同樣水溶液粘度降低，大大加快了PAM與污泥充分混勻的時間。所以在實際的應用中適當摻入相對比例的NaCl對污泥脫水有一定的好處。

3 結論

調理污泥選擇PAM時，投加同等適量的不同PAM調理后污泥絮體ζ電位越接近于0且 CST濾水最快時，該藥劑為最佳選型PAM;PAM鹽粘度越大，調理污泥時絮體強度越大但充分混勻時間越長，加入一定比例電解質有助于加快混勻時間;提高投加量有助于增強絮體強度，但延長了充分混勻時間。當投加量在（ζ電位值最大）電中和能力達到飽和時，繼續提高投加量絮體開始分散。當絮體ζ電位接近0時，可定性判斷為最佳投加量。

參考文獻

[1]李翠梅.聚丙烯酰胺在絹紡污泥脫水中的應用.凈化技術.2005，24（1）：27-29

[2]常青.水處理絮凝雪.北京：北京化學工業出版社，2003

[3]胡筱敏.混凝理論與混凝應用.北京.科學出版社.2007

作者簡介：朱立波（1986—），水處理工程師。

（作者單位：江蘇富淼科技股份有限公司）