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【重慶水處理設(shè)備網(wǎng)http://www.qdlhyd.com/】摘 要:以污泥比阻(SＲF毛細(xì)吸水時間(CSTZeta電位作為污泥脫水性能的評價指標(biāo)，對顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIＲ)對污泥脫水機(jī)理進(jìn)行論述。結(jié)果標(biāo)明，最佳投加條件下，相比 PA M和 FeCl3聯(lián)用，PA M和 Al2SO43聯(lián)用對污泥脫水性能更好。投加比為:6mL污 泥投加1mL0． 77%PA M聯(lián)用 6mgAl2SO43此條件下，SＲF由 3． 491011m/kg降至 0． 21011m/kgCST由 30． 2s降至 11． 5sZeta由 21． 2mV升至 6． 4mVFTIＲ 光譜研究也從機(jī)理上表明，PA MAl3+Fe3+能夠與 污泥的OH等官能團(tuán)相互作用，并且在最佳投加條件下，PA M與 Al2SO43聯(lián)用在3284． 23cm1處的紅外吸 收峰峰值明顯高于 PA M與 FeCl3聯(lián)用的紅外吸收峰峰值。研究證明，此方法可提高西安市江村溝垃圾填埋場污 泥脫水性能。

關(guān)鍵詞:污泥脫水性能;毛細(xì)吸水時間;污泥比阻;Zeta電位;FTIＲ 光譜

西安市江村溝垃圾填埋場臨時運(yùn)行以來，對滲濾液剩余污泥采取超濾、污泥濃縮、PA M脫水、外運(yùn)處置，該法也是目前國內(nèi)對滲濾液污泥處理的常用方法之一?，F(xiàn)有污泥脫水處置手段眾多，主要有熱處理、凍結(jié)和解凍、生物水解、絮凝、超聲波預(yù)處置以及臭氧處置等，但這些方法存在污泥脫水難、費(fèi)用高等問題。

該廠經(jīng) PA M脫水后的剩余污泥含水量仍高達(dá)75%滿意足填埋要求，為解決該問題，本研究將沿用 PA M并分別聯(lián)用兩種不同絮凝劑的方法，以污泥比阻(SＲF毛細(xì)吸水時間(CSTZeta電位作為污泥脫水性能的評價指標(biāo)對顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進(jìn)行優(yōu)化以進(jìn)一步提高污泥的脫水性能，優(yōu)化西安市江村溝垃圾填埋場滲濾液污泥脫水方案。

1實驗局部

1． 1資料與儀器

剩余污泥、陽離子 PA M溶 液 質(zhì) 量 濃 度 為0． 77%溶液均取自于西安市江村溝垃圾滲濾液處理廠;FeCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù) 38%Al2SO43質(zhì)量分?jǐn)?shù)87%均為工業(yè)品。304BCST測定儀;DHG-9023A 恒溫鼓風(fēng)干燥箱;B-88循環(huán)水真空泵;Zeta電位儀(JS94K型微電泳儀);FTIＲ-650紅外光譜儀。

1． 2實驗方法取

200mL垃圾滲濾液剩余污泥于 250mL燒杯中，按 0． 77%PA M絮凝劑體積/污泥體積為 1/6加 入 0． 77%陽離子 PA M置于攪拌機(jī)上，先快速攪拌(150r/min3060s后慢速攪拌(50r/min35min分別經(jīng)濾紙潤濕、蒸餾水稀釋、抽濾、烘干等條件下測毛細(xì)吸水時間、Zeta電位、污泥比阻、FTIＲ光譜各項指標(biāo)。

1． 3性能測試

1.3.1污泥毛細(xì)吸水時間 CST

分別取 50mL經(jīng) PA MFeCl3Al2SO43調(diào)理過的污泥和空白污泥，倒入直徑為 15mm玻璃圓柱，濾紙潤濕半徑20mm所用時間為 CST

1.3.2Zeta電位

取一定量的調(diào)理后污泥，用蒸餾水稀釋 100倍，用 Zeta電位儀測量。

1.3.3污泥比阻(SＲF

取 50mL調(diào)理后的污泥樣品于直徑 150mm布氏漏斗，進(jìn)行抽濾。記下過濾時間 ts和濾液體積 Vm3利用 t/V對 V作曲線，該曲線的斜率為 b根據(jù)下式(1計算 SＲF

1.3.4FTIＲ 光譜

取空白和調(diào)理后污泥50mL80℃下烘干，研磨成粉狀，FTIＲ 光譜儀上測定。

2結(jié)果與討論

2． 1PA M對污泥脫水性能的影響

表 1為 PA M投加體積比對污泥脫水性能的影響，污泥體積為 200mL

由表 1可知，投加 PA M之前，CST顯示為395． 9sSＲF為 3． 491011m/kg＞ 1． 01011m/kg即為難脫水污泥)Zeta電位為 28． 4mV由于污泥是由帶負(fù)電荷的顆粒組成。開始階段，隨著陽離子 PA M投加比的增加，一方面由于 PA M絮凝作用;另一方面由于正電荷的引入，使得污泥間的靜電斥力不斷減小，更有利于絮體的形成，因此污泥的CST與 SＲF下降較為明顯。當(dāng) PA M體積投加比為 1/6滲濾液剩余污泥的CST和 SＲF達(dá)到最小值，分別為 30． 2s0． 221011m/kg＜ 1． 01011m/kgZeta電位為 21． 2mV當(dāng) PA M體積投加比增大到1/5時，污泥的CSTSＲF出現(xiàn)回升，此時可能由于過量的PA M而增大活性污泥顆粒外表的粘度，從而有利于水分子的分離，使得污泥外表的自由水減少。整個反應(yīng)過程中由于陽離子 PA M投加體積比不斷增加，使得污泥顆粒外表引入的陽離子不時增加，因此 Zeta電位不斷增加，但是Zeta電位的過分增大并不能使得污泥絮體更好的脫水。因此，從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮，確定 PA M最佳投加比為 1/6

2.2PA M投加比為 1/6時，FeCl3溶液投加量對污泥脫水性能的影響見表 2先加入的陽離子 PA M對污泥進(jìn)行電荷中和作用，使污泥膠體脫穩(wěn)。開始階段，一方面投加 FeCl3發(fā)揮絮凝的作用，形成污泥絮團(tuán)，此過程中，局部結(jié)合水被轉(zhuǎn)化為自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面，由于正電荷的引入也使得 Zeta電位不斷增大，污泥間的靜電斥力不斷減小，更利于絮體的形成。因此，開始階段污泥外表的CST和 SＲF不時減小，當(dāng) FeCl3投加量為 1mL時 CST和 SＲF達(dá)到最小值，分別為12． 0s0． 201011m/kg隨后繼續(xù)增加 FeCl3投加量，反而導(dǎo)致污泥的CST與 SＲF回升，但是隨著陽離子的不時引入，后階段的Zeta電位也是呈上升趨勢，此時由于 Fe3+與 PA M中陽離子基團(tuán)同電相斥，使得污泥顆粒間排斥作用加大，絮體難以凝聚，有利于污泥脫水。從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮，確定 FeCl3最佳投加量為每毫升污泥中投加 1mL

2.3PA M投加比為 1/6時，Al2SO43溶液投加量對污泥脫水性能的影響如表 3所示，先加入的陽離子 PA M對污泥進(jìn)行電荷中和作用，使污泥膠體脫穩(wěn)。開始階段，一方面，投加 Al2SO43發(fā)揮絮凝的作用，形成污泥絮團(tuán)。此過程中，局部結(jié)合水被轉(zhuǎn)化為自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面由于正電荷的引入，也使得 Zeta電位不斷增大，污泥間的靜電斥力不斷減小，更利于絮體的形成。當(dāng) Al2SO43投加量為 1mL時，CST和 SＲF達(dá)到最小值，分別為 11． 5s0． 211011m/kg隨后繼續(xù)增加 Al2SO43投加量，反而導(dǎo)致污泥的CST與 SＲF回升。由于 Al3+與 PA M中陽離子基團(tuán)同電相斥，使得污泥顆粒間排斥作用加大，絮體難以凝聚。但是后階段的Zeta電位隨著陽離子的不時引入仍然呈上升趨勢。從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮，確定 Al2SO43最佳投加量為每毫升污泥中投加 1mL

2.4污泥 FTIＲ 光譜分析

PA MPA M和 FeCl3最佳投加比聯(lián)用、PA M和 Al2SO43最佳投加比聯(lián)用，分別處置污泥，不同投加條件下剩余污泥傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜圖見圖 1

1． 原污泥;2． PA M最佳投加量的污泥;3． PA M和 FeCl3最佳投加比的污泥;4． PA M和 Al2SO43最佳投加比的污泥

由圖 1可知，相比較原污泥，不同投加條件下，3284． 231646． 941517． 73cm1處(分別對應(yīng)于 OH伸縮振動帶和 PA M官能團(tuán)C＝OCN伸展帶，官能團(tuán)和 Gulnaz等、Laurent等的報道相似)吸收峰逐漸增強(qiáng)，標(biāo)明在剩余污泥中投加最佳投加量 PA MPA M和 Al2SO43聯(lián) 用、PA M和 FeCl3聯(lián)用，可以從污泥絮體中檢測出更多的OH官能團(tuán)以及 C＝OCN官能團(tuán)。正是由

于 OH官能團(tuán)和 C＝OCN官能團(tuán)、Fe3+Al3+之間發(fā)生的相互作用，使得污泥絮體中的游離水增多，污泥脫水性能增強(qiáng)。PA M與 Al2SO43聯(lián)用最佳投加比在3284． 23cm1處的紅外吸收峰峰值明顯高于 PA M與 FeCl3聯(lián)用最佳投加比的紅外吸收峰峰值，標(biāo)明 PA M和 Al3+更容易與污泥絮體發(fā)生作用，提高了污泥絮體之間的結(jié)合能力，發(fā)生更多OH從而使得游離水大量增加，污泥的脫水性能得到較大的增強(qiáng)。

3結(jié)論

1經(jīng) PA M加 FeCl3和 PA M加 Al2SO43調(diào)理后，污泥脫水性能得到不同水平的改善，PA M與Al2SO43聯(lián)用相比于 PA M與 FeCl3聯(lián)用能更好的改善污泥脫水性能，從經(jīng)濟(jì)和污泥脫水性能考慮，對于西安市江村溝垃圾滲濾液處置廠選擇 PA M投加體積比為 1/6Al2SO43投加量為 1mL此條件下，污泥脫水處置最為合理。2PA MAl2SO43FeCl3都能降低污泥絮體間的電荷斥力，使污泥的絮體增大增多，從而更好的降低污泥含水率，有效的提升污泥脫水性能。