福建九龙江流域给水厂污泥脱水性能的试验

福建九龙江流域给水厂污泥脱水性能的试验研究摘要：根据九龙江流域给水厂污泥的颗粒性质，进行絮凝、污泥比阻和过滤试验，研究污泥的脱水性能。试验结果表明，适当投加聚丙烯酰胺可以降低污泥比阻，改善脱水性能。其中阴离子型聚丙烯酰胺对该地区水厂污泥的调理效果较好，PAM投加范围以低于0.5‰为佳，不仅可以降低运行成本，而且在改善污泥的脱水性能及上清液水质的回用效果上，均可以达到最佳的状态。关键字：给水厂污泥脱水性能比阻聚丙烯酰胺0前言给水厂污泥主要来自沉淀池排泥水和滤池反冲洗水，与污水处理厂污泥存在较大的不同。从其产生的过程可看出，给水厂污泥主要由原水中的悬浮物、胶体物质、有机物、微生物以及生产过程中加入的混凝药剂等组成。较污水污泥，其有机物和病原微生物等有害物质含量较低，但含泥量较高。不同地域，不同的原水水源，不同的生产工艺和不同的操作管理水平，其给水厂污泥的性质存在较大的差异。一般来说，南方的给水厂原水由于含藻类、腐殖质较多，因此污泥中有机物含量较北方水厂的污泥含量高，以水库水作水源的给水厂污泥中有机物含量也较河流水源的给水厂污泥高[1]。因此，为了掌握一定水域给水厂污泥的脱水性能必须进行具体的试验研究。聚丙烯酰胺(PAM)可以作为污泥处理的调理剂，以改善污泥的脱水性能，NovakJ.T.和KingP.H.早在20世纪70年代就发现PAM可以改善给水厂污泥的过滤性能[2,3]。StefanJ.L进一步研究了PAM改善污泥脱水性能的机理[4]。本文即针对福建九龙江流域给水厂污泥处理与回用的需要，选用5种不同品牌的聚丙烯酰胺(见表1)，进行污泥浓缩脱水性能的比较研究，以指导生产实践。表1试验用PAM产品测试数据掌编号亿1寸2料3为4猾5锯PA板M豪品牌叉MLT22S预AN910P比WG车A778丙SA-140什FA920P载WG缠类型余+阀-圆-象-油O利产地促英联胶隐法豪国化SNF伯大庆款上海创新日法断国童SNF随固含续量弯(差%)锻91.3收87.1妄89.2畜88.16招88.76撞特性粘淹数熄(观dL/g)让9.1趣19.47币17.38掠16.4叶12.85肺相对分子质李量策(咽x10粪4准)谋390.4剑1423.6罢1500执1216.5巧855.0疗单体含忆量捉(剧%)嚷0.012年0.013奖0.0036纸0.003筑0.009床溶解时罩间兄(崭分台)送91盼51急22除60精88掏水解换度符(螺%)许-截20.5姻33.37崭23.1辛13.7殊粘视度寸(侨mPa.s)巴10.08挨21.63浸-胶21.36锣7.38试验在某水厂进行，原水来自九龙江，水质达到地面水Ⅱ类水质标准。浊度为2.6～182NTU，平均26.6NTU。冬春季节约有近三个月的时间，原水浊度在20NTU以下。水厂排泥水沉降污泥中约占76％质量的颗粒粒径小厂4μm，分布在粘粒(粒径小于5μm)范围，污泥有机物组分达到22.6％，含有较高的腐殖质和藻类。污泥颗粒具体性质见表2和表3。表2给水厂排泥水污泥颗粒粒径分布减粒径范参围暴(蔬μ砍m)渔质量分箩数艘(愚%)蚊<0.2染5.7累<0.4慕21.1坚<0.7题39.7谊<1.0灰48.7肯<2.0印65.0躲<4.0概76.0物<7.0拴84.2挺<10.0求89.2熔<12.0鹅91.4戚<15.0纠94.6支<20.0忌96.8息<25.0数100.0表3给水厂排泥水污泥组分破分析组分怠质量分激数恩(勿%)鞠烧灼减量晨22.6返SiO假2舟37.97歪Al捆2壮O瞒3绿24.47花Fe蜘2锻O耍3绘7.54淋CaO卫0.89印MgO逃1.38晶Na尽2狱O玉0.24偶K智2役O即0.81境MnO筒0.92许TiO抵2些1.2制SO莲4基2-饰0.16注：产品类型中+为阳离子,-为阴离子型，O为非离子型。1絮凝澄清效能研究1.1试验方法和步骤在实验室内应用絮凝试验进行定性和定量分析，分别在投加率相同和不同的条件下，比较各种PAM的絮凝效果及上清液水质状况，目的是确定PAM对该流域污泥的适用性，为下一步研究污泥的脱水性能筛选效果最佳的PAM品牌。PAM工作液质量分数为2‰，试验用污泥含固率为3％，体积为250ml，评价参数为絮凝矾花质量，上清液浊度、色度和CODMn。1.2试验结果及分析1.2.1絮凝矾花质量比较不同品牌PAM的絮凝污泥矾花质量比较见表4。表4不同PAM的絮凝矾花质量情况希投加怎率戏(紧‰全)容1#(+)昨2#(-)凶3#(-)极4#(-)访5#(O)汁0.533东D幻D+年D哲D-题D-匆1.067竖B帖A守A唐D枯D-柏1.600挪B浮B皂A颈B夹D-捏2.133召C豆D+奔C蒸B杀D换2.667询C韵D+己C园B洗D拐3.200卫C互D+笑D笋D+扭D+注：A，B，C，D表示絮凝矾花的效果优劣(A最优，D最次，其中D+>D>D-)。试验结果表明，根据絮凝矾花效果，1#阳离子型和2#，3#阴离子型PAM投加率有一个最佳等当点。当投加率在1.067％。～1.600％。之间时，絮凝矾花效果最好。这是因为投加率太低，溶液中伸展的PAM分子链太少，形成吸附架桥的机会减少，因此絮凝矾花效果差；反之投加率太高，溶液中PAM分子浓度增加，其分子链粘连吸附的颗粒少，分子链上其余伸展部分最终还会被原先的颗粒吸附，PAM不能起架桥作用，颗粒又处于稳定状态，因此在直观上是絮凝矾花效果差，若投加量继续增加，液体中伸展的PAM分子链互相吸附，出现沉淀物卷扫现象。绢梯潜1渔#送，好2芝#诸和负3吐#羽絮凝剂形成的凑矾花颗粒粗大贯、结实，允而绵5婶#怨在投加率年为秧1.06臣7次％。银～但1.60石0骆％。时也未形膛成污泥矾花，澡待投加率提高柳到奶3.20素0斯％。时才呈现乔出细小的矾花凉。这说该明势5距#藏非离子牌型骤PA番M模对该给水厂污休泥的调理效果戒较差，强而菜1冒#生阳离子型别和呈2翼#圾，鸟3见#甲阴离子型效果辆均较好三。炊垒拦锤上清液余浊比城较序戒惠磨PA俩M样投加率和上清倾液余浊的关系摔曲线见执图免1棉。蜂故由参图后1梯可以看出鼻，洪5初种品怪牌惯PA清M政在低投加率时掘余浊均较低蹦，矿1控#验～绒4桃#街余浊随着投加纹率的增加而上暂升凝，锤5影#阔余浊略有降低减。且当投加率萝为滤0.53贝3耕％。时它，集1垮#棒和茂2某#饰上清液余浊较脏低，但随着投暴加率的增加，墙上清液余浊上瞧升，且高于其位它撒3却种产品阿。愉娱哑糊奇图软1久贵不同品用牌旦PA咸M天投加率与上清贸液余浊的关系印曲授线怎绸笨术上清液色度比季较们须测遗PA谢M纽投加率和上清协液色度的关系征曲线见拌图舞2寸。由救图监2队可以看出，随惠着投加率的增构加，盆除困5售#壁外其掩余不4糊种闷PA灭M岛上清液色度均粒有不同程度的乔增加，但当投修加率增加到一洽定程译度牧(从如名2.13赴3痰‰骄)置，上清液色度弱不再有较大的歉变化。说明这趴五寒种抚PA因M售脱色性能差异膏不大。在投加雀率小残于祥1.60茧0航‰怠时城，臭1谱#棕，废2他#绣，弯3困#钳的色度较低。折对比浑图厉1斜和脆图即2叛还可以看出，荒不同品裂牌压PA销M延的上清液余浊啊与色度随投加臭率的增加而变等化的曲线类似凯，说明二者具货有一定的相关寄性裂。辫伏羊充玻图勤2姐脚不同品狡牌暴PA们M伸的投加率与亡厉清液色度的关挽系曲趁线厕到壶爸上清礼液护CODM使n承比坝较科爷茎图迎3贪是宜PA糟M烘投加率和上清河液暮COD授M砖。的关系曲线惨，说明随投加言率的增加，上细清姑液艺COD刑M远。的变化不大侄。败跌根据上述狮研究结果，可泪以认为月：温2慨#踏和帮3#PA栽M失较好呆，俘1您#控次之，从絮凝恶矾花的形成情耀况来看，最佳即投佳率骨为渡1.06键7鼠‰蛇～花1.60字0箭‰郊；但从降低上纷清液余浊和色妹度的角度，投话加率犯为症0.53投3尘‰渠时较好盏。富苦2肥滔比阻和过滤试正验脏船2.1未城比阻试骗验广屋目的是测赞定污泥的比阻旁值，研究污泥云的脱水性能，锤判定各种类体型各PA中M殖改善污泥脱水既性能的优劣，洽并确定最佳的闪污泥调配絮凝寨剂及其投量次。悉毫擦图慰3外歉不同品傲牌秀PA摧M做的投加率与上椒清摔液泰CODM眨n是的关系曲缴线烂碧姿董试验方法和步流骤呀歌参照文吼献极[5门]介提供的方法进怀行污泥比阻测录定茅。胸涝将待试验攀的污泥样品倒牵入已装好滤纸昼的布氏漏斗内滤，在恒定真空疤度闯P=0.03欠MP烟a滚下进行抽滤，凉每枯隔碑15季s高记录滤液体积前数量直至滤饼安产生裂缝，真打空破坏，并测萝定滤液温度、秘泥饼干重，按偷照比阻公式计疏算污泥比阻。尤根据实际生产厘离心脱水机进嫩泥含固率要求稍一般不低皇于潮3征％，因此试验匹用污泥含固率喝为割3锻％弦。贿题企伸试验结及果狗嚼根据测定备的污泥比阻结截果得到如激图棕4择所示的金关滔阶系曲线。可以战看出，绒这两5冶种欲PA仍M鞋均在投加率较果小难常的情况下，即钩可降低污泥的鸭比阻，对其脱挤水性能有恭较潜先大的改善床。具旬医图煤4PA组M恩投加率与污泥拨比阻的关系曲尽线贝尘由弦图怒4亡可以看出，投锡加蚀2旱#讽和局4句#畅的情况下，污赤泥比阻父随肾PA展M巴投加量的增加醉而逐步降低。危但是投夜加厦1守#辅，滔3盯#奏和餐5雷#商的污泥，当投深加率菌为遍0.仅2楼‰同～读0.颂5秆‰队范围时，污泥竿比阻随投加率辜的增加而明显势下降，投加率秀在毁0.稿5牌‰状时污泥比阻值澡达到最低；再坟随着投加率增眠加，污泥比阻才有上升的趋势破。宴1乡#算，险3锅#乌和锻5右#侨比阻曲线出现良这种现象的原泰因可能有两个甚：一是当投加江过量认的旬PA科M五后，多余捐的岔PA劝M窃长链分子与污温泥颗粒吸附架宝桥，形成结构铜更加紧密的絮剪体结构，并包盆卷一部分水分橡，使水分不易向透过；另一种胜可能是溶解转的伤PA局M迅多余的分子黏蛾附在滤纸上，漠阻塞滤孔，使攻水分难以被抽畅滤。鱼根据试验淘结果，可以得探出如下结论兼，市2纹社蝶，纷3训衅两拥种肤PA浓M功降低污泥比阻州的效果最好，允当投加率捡在裙0.千5肾‰槐～每0.6溜0惩‰衡时比阻最低双。法录2.2斥具过滤性便能姨欲棍垒试验方法与步畏骤探对所采用的内试验方法和仪森器与污泥比阻侧测定的相近。午试验用污泥含露固率同样毯为喉3乌％贤。视愈污泥在固建定的负压下抽榴滤一定时间，灌记录滤液随时知间的变化量，睁根据抽滤固定狡时间后滤液体平积以及滤后滤完饼的含固率，宗来比较各种污陈泥过滤性能，焰进一步判皆定园PA辟M柔改善污泥脱水朴性能的优劣眯。地遵筑判试验结果与讨颂论校疫根据试验押结果得盗出编PA速M价不同投加率时解污泥抽滤泥饼遍的含固卸率草(新见题表托5亏)挡，同时得外到室PA床M芝不同投加率时纳污泥过滤曲线虽。脸图乞5挡和哀图洋6劫分别是投加率辉为驾0.卵2唱‰群和角0.示4纹‰因时的污泥过滤勉曲线认。燕径搅表换5PA饭M医不同投加率时钓污泥抽滤泥饼肢的含固劣率连我投加否率惭(宾‰骗)孝1#赤2#庆3#窑4#铜5#迈0.2谎28.43愤18.17土24.67誉25.57松25.51昨0.3扛28.54嘱27.18绩25.62贡24.95粮23.23挨0.4舌25.67队26.24叮24.04却25.42普25.87雹0.5徒26.60屈21.46谢21.45湿25.10组22.56学0.6外24.78鱼15.00茎5.72蓬21.90也24.85纵晚图泼5PA奖M菊投加率寒为盾0.2链0滚‰壶时污泥过滤曲拼线群速根据得到惑的污泥过滤曲估线，可以得到及如下结论押：熊氏污泥的过淋滤速度均随过芳滤时间的延长碗而逐渐降低脾，陈5摘种品牌添的行PA连M形，在其投加率勒不同时，对污距泥的过滤效果谁的影响也不一聪样末。滔章当投加率扣较低时矛，报1凤#盼，粮2瞧#略和筐3纷#疤的过滤性能较许好夺(搏相同时间内，铺最终过滤的水垂量最雨多翠)魔，轧4受#林和勾5添#狡效果较差；随孩着投加率的增阶加念，艳5肚种如PA电M寒的过滤性能均栗有所改善；但扰投加朝率册≥枪0.珠4营‰微后粗，辰1织#累，难2掘#茧和必3侨#猾的过滤性能开译始变差违，称4抱#茄和塑5拆#胁的过滤性能随水投加率的增加逗而越来越好暗。按径图糊6PA血M灰投加率针为鸽0.税4姨‰处时污泥过滤曲亚线斯妇根据试验旨结果齿，静1敲#姥，厅2露#晓和甲3盈#殖的最佳投加率谦均睛为改0.3%烤o找，歉4度#栏的最佳投加率旦为陆0.盲6摊‰柿，遥5绝#烦的投加率茫为咐0.镜5猛‰瓣～息0.检6策‰畅。塞蚊械衰1妖#多，败2茧#暑和夫3单#杆三汁种报PA叙M陡在较低的投量镇下对污泥过滤乞性能的改善效健果较好，在经荡济上具有优势续。粮而各5寿#落只有当投加率猾相对较狠高患(菌达指0.荐6啦‰认)樱时，才发挥一拌定的效果，说影明非离子甩型违PA素M共不适用于该污间泥。上述结果绵与絮凝试验、师污泥比阻试验竿结论基本一致心。编魂根据古表货5窄中所列抽滤泥剖饼的含固率，扮可以看出当污钞泥的过滤性能头较好时，滤饼者的含固率也较缩高烛。谜3结论捐饶吐(1疯)松该水厂生产废态水中污泥颗来粒涝7姑6阿％为粘粒，污蛮泥中有机物组嫂分达饥到荐22.扁6吧％。适当投加怠聚丙烯酰胺可剑以降低污泥比曾阻，改善脱水士性能邮。拍女纠喉(2)浮5则种吗PA贪M惜均有一定的除谊浊、脱色及去派除革COD误M虚。的效果；效除果较好的伤为够1艳#赖，直2盼#群和尾3#PA狭M出。迈闲饰驳(3骨)肃当投加率贩为绳1煮‰谁～筐1.辈6头‰脖时寄，袜2刑#浓和样3#PA坏M落絮凝矾花相对浩较好纪，拍1腹#让次之；但当投惜加率枪为算0.蒜5拉‰诉时上清液余浊凝和色度较低滋。绢搞姓传(4)能5买种眠PA杜M扇在较低的投加搅率时均可较大津幅度地降低污艰泥的比阻，改困善污泥的过滤译性能，相对而刃言鹊2尖#孟和蜘3#PA膊M获效果更好健，披1醒#自次之。另经悄2罚#兴和减3橡#役调理的污泥，茫当投加率堆为母0.5蚕0漂‰峰～印0.6面0找‰绒时，污泥的比挎阻最低；当投瞒加率走在豆0.睬3歼‰捞时，污泥过滤具性能最好脊。苍昂厘第(5熄)萄综合絮凝试验励、比阻和过滤吊试验结果优选嫌的糟PA霉M帐及最佳投加率盼范围，并考虑扁阳离子山型波PA南M鼠价格较高的因踪素，应优先选扒择庆2猜#天和贯3御#说阴离子旦型砖PA剧M宫，其投加率建灶议以低凝于奥0.5拿0时‰丙为佳，不仅可惑