孫喜民

（天津市政發(fā)展有限公司，天津300000）

0 前言

污泥脫水性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)污泥處理系統(tǒng)的優(yōu)劣。一般認(rèn)為，進(jìn)行機(jī)械脫水的污泥，比阻值在（0.1～0.4）×109s2/g之間較為經(jīng)濟(jì)，但各種污泥的比阻值均大于此值。目前，對(duì)污泥脫水性能改善的研究方向主要有以下幾個(gè)方面：（1）致力于探索新的高效率的污泥脫水設(shè)備與方法；（2）致力于研究各種因素對(duì)污泥脫水性能的影響，并試圖找到最佳工藝條件來(lái)改善污泥的脫水性能。本文所述的實(shí)驗(yàn)擬研究幾種絮凝劑對(duì)原污泥和好氧強(qiáng)曝氣消化污泥的沉降性能，及其脫水性能的改善。經(jīng)考慮選用：陰/陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(APAM/CPAM)和ciba7635進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試項(xiàng)目

該實(shí)驗(yàn)部分主要測(cè)定污泥的比阻、SV及沉降曲線，比阻的測(cè)定參見(jiàn)圖1。

SV：絮凝是個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，一般包括絮凝物的形成與破壞。當(dāng)混合時(shí)攪拌不充分，顆粒與聚電解質(zhì)未能充分碰撞時(shí)，則形成的絮體小且沉降速度慢。但若攪拌過(guò)程過(guò)于強(qiáng)烈，時(shí)間太長(zhǎng)則聚集起來(lái)的顆粒會(huì)破碎，進(jìn)而導(dǎo)致沉降速度減慢。經(jīng)查閱文獻(xiàn)選擇快速攪拌10 s再轉(zhuǎn)為慢速攪拌20 s之后，再靜沉30 min以后測(cè)定污泥的SV。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 污泥消化前后的沉降性

圖2反映了好氧強(qiáng)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(kāi)始的20 min里并沒(méi)有顯示出來(lái)。隨著界面的沉降，當(dāng)進(jìn)入過(guò)渡區(qū)時(shí)才顯示出消化污泥比原污泥的沉降速度快些。用Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH值為11時(shí)也不能改善多少。事實(shí)上，石灰也很少單獨(dú)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(bǔ)混凝水解過(guò)程中的OH-不足。但是，若使用陰離子型聚丙烯酰胺，則對(duì)污泥的沉降性能有明顯的改善，實(shí)驗(yàn)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(guò)吸附架橋，利用長(zhǎng)鏈狀的分子結(jié)構(gòu)來(lái)吸附污泥顆粒。整個(gè)絮體在沉降過(guò)程中捕集和清掃懸浮顆粒，成為較大的絮團(tuán)而下降，從而達(dá)到濃縮的目的。污泥好氧強(qiáng)曝氣消化后，污泥的沉降性能沒(méi)有太大的改善是因?yàn)閺?qiáng)曝氣使得污泥顆粒過(guò)于細(xì)小，而且污泥的負(fù)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(guò)于細(xì)小的問(wèn)題，最后取得一個(gè)較好的效果。

2.2 污泥的沉降性能與投藥量的關(guān)系

由圖3、圖4可以看出，零投藥量時(shí)污泥的SV值很高，即好氧強(qiáng)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(shí)存在著一個(gè)最佳值，而在投加量過(guò)大時(shí)，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(guò)量的問(wèn)題，可能是因?yàn)橥都恿窟^(guò)大造成污泥絮體粘度過(guò)大，不能形成清晰的泥水界面下沉，同時(shí)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(biāo)來(lái)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(lái)的30 mg/L上升到40 mg/L。整個(gè)結(jié)果說(shuō)明消化后的污泥顆粒變細(xì)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(xiàn)[1]指出，陰離子對(duì)懸浮物的絮凝有一定的效果，但脫水情況不理想，這是因?yàn)樵摼酆衔锏姆肿咏Y(jié)構(gòu)帶有強(qiáng)親水性的活性側(cè)基－COONa，它所形成的絮凝體親水性也強(qiáng)。

陽(yáng)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(fù)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(qiáng)。雖然曲線表明在60 mg/L處消化污泥與生污泥的SV皆可達(dá)到一個(gè)最佳值，但無(wú)疑在投藥量為30 mg/L處是經(jīng)濟(jì)效果的最佳值。除節(jié)省藥劑費(fèi)用外，投藥量越少，脫水污泥的發(fā)熱量越大，在干化或焚燒時(shí)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(guān)系，當(dāng)投藥量過(guò)小時(shí)，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(guò)多，除出現(xiàn)電性相反的情況，還會(huì)因?yàn)橐后w粘度過(guò)大，絮凝劑不能伸展長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)表明，CPAM和ciba兩種絮凝劑都在30mg/L時(shí)的除濁能力最強(qiáng)。

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(guān)系見(jiàn)圖6所示?？梢钥闯?，其變化規(guī)律類(lèi)似APAM，在消化前后變化不大。原生污泥在投加ciba7635時(shí)，沉降性能較陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺要好，但消化后沉降性能總的來(lái)說(shuō)沒(méi)有太大的改善。這可能是因?yàn)橄笪勰囝w粒變小，而ciba7635的分子量不夠大，其吸附架橋的作用大為受限?？偟恼f(shuō)來(lái)，雖然在20 mg/L的投藥量時(shí)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(qiáng)，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(jié)論

（1）原生污泥投加APAM后，在30 mg/L時(shí)存在著一個(gè)最佳值，而在投藥量過(guò)大時(shí)，其沉降性能又惡化，可能是因?yàn)橥都恿窟^(guò)大造成污泥絮體粘度過(guò)大，同時(shí)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(dá)到一個(gè)最佳值，但在投藥量在30mg/L時(shí)是經(jīng)濟(jì)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(shí)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(duì)活性污泥脫水處理[J]，工業(yè)水處理，1999，19(5)：26～27.