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        污水處理廠污泥脫水性能指標(biāo)測試分析

        2013-11-09 06:35:58周章華曹艷峰
        山西建筑 2013年22期
        關(guān)鍵詞:濾紙毛細(xì)濾液

        周章華 曹艷峰 袁 莉

        (上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司,上海 200137)

        脫水性能系指污泥脫水的難易程度。不同種類的污泥,其脫水性能不同;即使同一種類的污泥,其脫水性能也因來源而異。衡量污泥脫水性能的指標(biāo)主要有兩個,一個是污泥的比阻(R),另一個是污泥的毛細(xì)吸水時間(CST)。為了探尋R和CST之間的關(guān)系對它們進(jìn)行了研究。

        1 比阻簡介

        1.1 比阻的定義及原理

        污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo),它的物理意義是:單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時,在單位過濾面積上的阻力。污泥比阻愈大,污泥脫水性能愈差。實(shí)驗中采用真空過濾法(抽真空造成介質(zhì)兩面壓力差),實(shí)驗裝置如圖1所示。

        1.2 比阻的測定步驟

        1)測定污泥的含水率,求出其固體濃度C0;2)配制混凝劑,將混凝劑按計算好的比例投入污泥中進(jìn)行攪拌,對污泥進(jìn)行調(diào)理;3)在布氏漏斗上放置濾紙,用水潤濕,并使其緊貼漏斗底部,將100 mL污泥樣均勻倒入漏斗內(nèi)的濾紙上,靜置一段時間,直至漏斗底部不再有濾液流出。該段時間一般約為2 min;4)開啟真空泵至額定真空度(一般為380 mm Hg)時,開始記錄濾液體積,每隔10 s記錄一次,直至真空破壞為止。如果真空長時間不破壞,則過濾20 min后即可停止。該過程中應(yīng)不斷調(diào)節(jié)控制閥,使真空度保持恒定;5)關(guān)閉閥門,取下濾餅,并從其中取出部分泥樣,測定其含固率C;6)將記錄的過濾時間t除以對應(yīng)的濾液體積V,以t/V為縱坐標(biāo),V為橫坐標(biāo),所得曲線斜率為b;7)計算比阻。計算公式如下:

        其中,R為比阻,s2/g;P為壓力,g/cm2;A為濾紙面積,cm2;μ為水的粘度,取1.005 g/(cm·s);w為過濾單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的固體質(zhì)量,g/cm3,計算公式:

        2 CST簡介

        2.1 CST的定義及原理

        毛細(xì)吸水時間(Capillary Sunction Time,簡稱CST)是這樣定義的:污泥在吸水濾紙上滲透一定距離所需要的時間?!耙欢ň嚯x”根據(jù)使用不同的毛細(xì)吸水測定儀(CSA)而有所差異。CST越小,污泥脫水性能越好。

        毛細(xì)吸水儀的構(gòu)成主要由上下兩塊透明的聚乙烯或聚丙烯塑板,一個圓形(圓槽式CSA)或矩形(矩形槽式CSA)套管,一張濾紙,三個安裝在上面一塊塑料板上的電觸頭和一個電算自動計時器組成(基本構(gòu)造如圖2所示)。當(dāng)污泥進(jìn)入套管后,污泥中的水分就通過濾紙向四周散開,形成一個濕圈,當(dāng)濕圈擴(kuò)展到第一個電觸頭時,電訊號產(chǎn)生,計時開始,直到濕圈繼續(xù)擴(kuò)大并至少接觸到另兩個電觸頭(這兩個電觸頭與圓中心等距當(dāng)中的一個)時,電訊號中斷,計時結(jié)束。這時,計時器所顯示的時間即為CST。

        2.2 CST的測定步驟

        1)取100 mL待測污泥按計算好的投配比投加藥劑,攪拌至污泥發(fā)生絮凝,并混合均勻;2)將儀器連接好,把濾紙從一側(cè)貼底插入,然后將有電極的蓋板蓋在濾紙上,使電極和濾紙接觸,輕壓。過大的壓力可能導(dǎo)致濾紙磨損;3)根據(jù)污泥性質(zhì)選擇過濾漏斗直徑。容易過濾的污泥選擇1 cm的漏斗,增加滲透的時間;比較難過濾的污泥選擇1.8 cm的漏斗。本研究采用直徑1.8 cm的漏斗;4)將漏斗插入電極塞,旋轉(zhuǎn)漏斗,緩緩輕壓,讓濾紙受力均勻;5)按下重啟按鈕,檢查計數(shù)器讀數(shù)為0;6)把污泥注入漏斗,污泥量以與漏斗口齊平為宜。如果CST測試結(jié)束,而漏斗中沒有污泥或者只有污泥小塊,則測試需要重新進(jìn)行;7)記錄CST。當(dāng)重啟系統(tǒng)后,CST數(shù)值將消失;8)拿起電極塞,取下漏斗,拿走濾紙,用棉紙清潔各部件,水分完全擦拭干凈。重復(fù)上述步驟測試下一樣品。

        3 實(shí)驗內(nèi)容

        3.1 實(shí)驗儀器

        比阻測定采用的是上海江科實(shí)驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)的PJK02型污泥比阻測定裝置,真空壓力35.5 kPa~70.9 kPa,實(shí)驗過程中設(shè)定在 35.5 kPa。

        CST測定采用的是英國Triton公司的CST污泥毛細(xì)吸水時間測試儀。該儀器有兩個漏斗,一個是直徑1.8 cm的漏斗,還有一個是直徑1 cm的漏斗。清水滲透過直徑1.8 cm的漏斗需要4 s,通過直徑1 cm的漏斗耗時10 s,測試中采用了直徑1.8 cm的漏斗,即污泥的CST要大于4 s才是有效數(shù)據(jù)。

        3.2 實(shí)驗結(jié)果

        實(shí)驗過程中選用了濃縮污泥和脫水污泥兩種污泥進(jìn)行。對兩種污泥在不同的加藥量下的R和CST進(jìn)行比較分析,考察R和CST的相關(guān)性及適應(yīng)性。

        3.2.1 濃縮污泥測試

        圖3為濃縮段污泥的R和CST比較結(jié)果,可以看到隨著加藥比的提升R逐漸減小,表明污泥脫水性能逐漸變好;但是CST的值隨著加藥比提升逐漸增加,表明污泥脫水性能愈來愈差,結(jié)果與R正好相反。

        3.2.2 脫水污泥測試

        圖4為脫水段污泥的R和CST趨勢比較,可以看到隨著加藥比的提升,R和CST表現(xiàn)出一樣的變化趨勢。在加藥比低于2‰時,隨著加藥比提升,污泥脫水性能略有變差,之后隨著加藥比提升,污泥脫水性能愈來愈好。

        圖5為R和CST的相關(guān)性曲線,可見R和CST顯著相關(guān)(R2=0.967 9)。對于脫水污泥,R和CST均可有效衡量污泥的脫水性能。

        4 結(jié)果分析

        4.1 定義上對比分析兩項指標(biāo)

        從定義上看,R和CST是衡量污泥脫水性能的兩個不同的指標(biāo)。R是反映污泥過濾性能的綜合指標(biāo),表示污泥脫水的難易程度,R越大,脫水性能越差。CST反映了污泥中自由水的過濾性能,表示污泥脫水速度的快慢,CST越大,脫水性能越差。

        4.2 測試過程上對比分析兩項指標(biāo)

        從測試過程上看,R的裝置較為復(fù)雜,測試步驟較多,測量的參數(shù)較多,計算較為復(fù)雜,測試時間長,裝置移動不方便,而且排放計量管中的過濾液時,要先將計量管上方的漏斗取下后,才能將計量管中的過濾液倒掉,實(shí)驗效率低,且零部件容易損壞。

        相對而言CST測定簡便,測定速度快,測量參數(shù)單一,無需計算,結(jié)果直觀,攜帶方便。

        此外,由于R的測定過程復(fù)雜,過程中受人為因素干擾較大,測定結(jié)果的重現(xiàn)性較差。對比之下,CST的測定結(jié)果要穩(wěn)定得多。

        4.3 應(yīng)用條件上對比分析兩項指標(biāo)

        從實(shí)驗結(jié)果上看,CST在指示濃縮段污泥的脫水性能的結(jié)果與R正好相反,不適合用于濃縮段污泥的脫水性能指示。分析其原因,可能是因為濃縮污泥含水率高,自由水充足,加入PAM藥劑反而增加了水的粘稠度,阻礙了擴(kuò)散。

        但是在指示脫水污泥時,CST和R變化趨勢一致,并且極顯著相關(guān)。對于脫水污泥,R和CST均能有效衡量污泥的脫水性能。

        因此在衡量污泥脫水性能時,對于濃縮段污泥建議還是采用R作為衡量指標(biāo)。對于脫水污泥,雖然R和CST均能很好的指示污泥脫水性能的優(yōu)劣,但是CST測定更加簡便快捷,可以作為優(yōu)先選擇。

        5 結(jié)語

        1)R和CST在測定濃縮污泥時的變化趨勢差別較大,沒有很好的相關(guān)性。在考察濃縮污泥脫水性能時,建議采用R可作為參考依據(jù)。2)R和CST在測定脫水污泥時的變化趨勢一致,且結(jié)果極顯著相關(guān),在考察脫水污泥脫水性能時,R和CST均可作為參考依據(jù)。3)相比較而言,CST的測定簡便,受人為因素影響較小,結(jié)果重現(xiàn)性較好,因此CST是較好的衡量脫水污泥脫水性能的指標(biāo)。

        [1]劉敏之.毛細(xì)吸水時間測定儀的試制和應(yīng)用[J].中國給水排水,1989,5(5):50-53.

        [2]黃廷林,聶小保,張 剛.水廠生產(chǎn)廢水污泥比阻測定的影響因素分析及方法改進(jìn)[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報,2005,37(3):297-300.

        [3]單立志,王 銳.污泥比阻實(shí)驗設(shè)備的改造[J].實(shí)驗技術(shù)與管理,2006,23(8):62-64.

        [4]謝 敏,施 周,李淑展.污水脫水性能參數(shù)——比阻檢測的若干問題研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29(3):15-16.

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