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          聚合硫酸鐵在污水處理方面效果怎么樣?

              發布時間:2017年4月1日        【

          城鎮污水處理廠采用活性污泥法處理污水所產生的生化污泥含水率高,體積龐大,不易于運輸、貯存,同時含有細菌、微生物、寄生蟲、懸浮物質和膠體物質以及較高含量的氮、磷等元素和重金屬及有害化學物質,這些污泥若得不到及時處理可產生二次污染。我國對污泥處理的費用已占到污水處理廠總運行費用的20%~50%,因此研究一種有效的污泥脫水處理方法具有重要意義。目前,常采取的措施包括濃縮、脫水、穩定化、干化、焚燒、填埋等。處理方法的選擇取決于污泥的含水率和較終處置方式,城市生活污水處理廠產生的剩余污泥的含水率均在99%以上,如何降低污泥的含水率,提高污泥的脫水性能,在污泥的處理處置過程中顯得至關重要。污泥調理是污泥處理處置的關鍵,通過調理可以改變污泥的組織結構,減小污泥的黏性,降低污泥的比阻,從而達到改善污泥脫水性能的目的。國內外對此做了多年的研究開發,希望在目前常用的調理劑調理污泥的基礎上開發出具有高效質量和成本效益的調理藥劑,以代替在經濟、質量和環境效益上都存在缺陷的傳統藥劑。筆者以污水處理廠濃縮池出口的污泥為研究對象,采用聚合硫酸鐵(聚鐵)作為無機調理劑對其進行調理,對污泥的脫水效果進行研究,旨在為污水處理廠的污泥處理提供理論參考。

          1材料與方法

          1.1材料

          污泥取自某污水處理廠濃縮池出口,曝氣池混合液取自曝氣池出口。原污泥pH為7.5,沉降30min上清液的濁度為151NTU,污泥比阻約為5.92×1014m/kg,屬難過濾污泥。選用聚合硫酸鐵(聚鐵)作為無機調理劑。儀器設備有六聯電動攪拌器(jj-4,國華電器有限公司)、數字濁度儀、PH計、電熱鼓風干燥箱、電子分析天平、真空泵、自制污泥抽濾裝置等。

          1.2方法

          取原污泥于燒杯中,加入一定量的調理劑,室溫下先快速攪拌1min,然后慢速攪拌5min。將調理后的污泥倒入抽濾裝置中靜置,抽濾至真空度破壞或濾出液基本不變停止抽濾,取出濾室中的污泥,測定污泥比阻及濁度。通過平行試驗比較調理劑的投加量、濃度、pH和攪拌強度對污泥過濾脫水性能的影響。

          2結果與分析

          2.1聚合硫酸鐵投加量對污泥脫水性能的影響

          從圖1可以看出,隨著聚合硫酸鐵投加量的增加,比阻和濃度均隨之升高,當聚合硫酸鐵溶液的投加量為1mL時,污泥比阻較小,比阻值為1.140×1014m/kg,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較小,此時的脫水性能較佳。這是由于污泥膠體顆粒帶有負電荷,聚合硫酸鐵屬于無機高價陽離子調理劑,起到電性中和的作用。當投加量小于1mL時,Fe3+的電性中和作用增強,隨著投加量的增加,污泥比阻呈下降趨勢;當投加量超過1mL時,會因吸附電中和作用使絮體帶上反號電荷,出現反混凝,使得污泥比阻增大,污泥比阻呈上升趨勢。 圖1 不同聚合硫酸鐵投加量對污泥脫水性能的影響

          2.2聚合硫酸鐵濃度對污泥脫水性能的影響

          從圖2可以看出,聚合硫酸鐵濃度為6%時,污泥比阻較小,為1.838xl014m/kg,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較小,此時污泥的脫水性能較好。在相同聚合硫酸鐵溶液投加量下,聚合硫酸鐵濃度小于6%時,污泥的比阻隨濃度的增加而降低;當濃度大于6%時,污泥的比阻值隨濃度的增加而升高。這是由于不同濃度的聚合硫酸鐵溶液因硫酸鐵聚合物長鏈分子的伸展不同導致脫水效果不同。濃度較低時,部分聚合硫酸鐵長鏈在水中可能會分解成短鏈結構,造成吸附架橋及網捕卷掃能力下降;濃度較高時,長鏈分子之間可能會互相黏附,難以有效伸展,造成吸附污泥膠粒的活性基總量減少,絮凝效果下降;另外,濃度較高,聚合硫酸鐵可能會有部分未溶解。 圖2不同PFS濃度對污泥脫水性能的影響

          2.3pH對污泥脫水性能的影響

          從圖3可以看出,污泥的pH為7(未調節)時,污泥比阻較小,僅1.587×1014m/kg,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較小,這時污泥的脫水性能較好;pH小于7時,污泥比阻隨著pH的升高而下降;pH大于7朱調節)時,污泥比阻隨著pH的升高而呈現增大趨勢。該試驗中加酸后污泥脫水效果變差,就是由于酸性環境的不利因素占主要地位,而加堿也不利于污泥脫水,這是由于聚合硫酸鐵作為無機高分子調理劑,其作用機理接近于有機高分子,但其本質上仍是多核羥基絡合物的中間產物,相對于氫氧化物沉淀是羥基不飽和的,其與顆粒物的吸附實際上是表面絡合配位過程,表面羥基將會補充其未飽和位,吸附在表面后,仍會從溶液中吸取羥基,繼續水解沉淀過程,直至飽和成為氫氧化物沉淀凝膠,與顆粒物生成絮團??梢?,酸性條件不利于絮體的生成.而堿度過大,生成的絮體顆粒過大,過濾時泥餅的阻力增大,污泥比阻降低,污泥的pH為7朱調節)時,污泥已經由較難過濾轉變為易過濾,且其脫水性能提高。因此,pH未調節時,污泥的比阻較小,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較小,脫水性能較好。 圖3不同pH對污泥脫水性能的影響

          2.4攪拌強度對污泥脫水性能的影響

          2.4.1快速攪拌對污泥脫水性能的影響。從圖4可以看出,當攪拌強度為120~160r/min時,污泥的比阻呈上升趨勢,這是由于混合階段的要求是藥劑迅速均勻地擴散到水中以創造良好的水解和聚合條件,使膠體脫穩并借顆粒的布朗運動和紊動水流進行凝聚。聚合硫酸鐵在水中的形態不受時間影響,混合反應可以在短時間內完成,且不宜進行劇烈攪拌。因此,當攪拌強度為120r/min時,污泥的比阻較小,僅2.29×1014m/kg,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較小,這時污泥的脫水性能較好。 圖4快速攪拌對污泥脫水性能的影響

          2.4.2慢速攪拌對污泥脫水性能的影響。從圖5可以看出,當攪拌強度為30~50r/min時,污泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降,當攪拌強度為50r/min時,污泥的比阻較小,污泥經過30min沉淀后上清液的濁度較??;當攪拌強度為50~70r/min時,污泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢。這是由于反應階段的要求是使混凝劑的微粒通過絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體,反應階段的攪拌強度應隨著絮凝體的結大而逐漸降低,以免結成大的絮體被打碎;若攪拌速度過低,難以形成具有良好沉淀性能的較大絮凝體。因此,攪拌強度為50r/min時,污泥的比阻較小,脫水性能較好。 圖5慢速攪拌對污泥脫水性能的影響

          3結論與討論

          該研究以污水廠濃縮池出口污泥為對象,通過調節污泥調理劑聚合硫酸鐵的投加量、濃度、pH值及攪拌強度,探討了調節機理,研究得出了較佳投藥量,即在投藥量為lmL,濃度為6%,pH為7(未調節),快速攪拌強度為120r/min,慢速攪拌強度為50r/min的條件下,污泥的脫水性能較好,污泥經過30min沉降后濁度較小。聚合無機鹽型污泥調理劑處理效果良好且價廉易得,處理效果好于單體無機鹽,但由于處理后污泥中的無機成分比例提高,當對其進行土地利用時,導致肥力下降且形成二次污染,因此,研發對環境無二次污染的微生物調理劑是今后的研究方向。

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