絮凝剂对污泥脱水性能的改善

孙喜民

（天津市政发展有限公司，天津300000）

0 前言

污泥脱水性能的好坏直接关系到整个污泥处理系统的优劣。一般认为，进行机械脱水的污泥，比阻值在（0.1～0.4）×109s2/g之间较为经济，但各种污泥的比阻值均大于此值。目前，对污泥脱水性能改善的研究方向主要有以下几个方面：（1）致力于探索新的高效率的污泥脱水设备与方法；（2）致力于研究各种因素对污泥脱水性能的影响，并试图找到最佳工艺条件来改善污泥的脱水性能。本文所述的实验拟研究几种絮凝剂对原污泥和好氧强曝气消化污泥的沉降性能，及其脱水性能的改善。经考虑选用：阴/阳离子型聚丙烯酰胺(APAM/CPAM)和ciba7635进行研究。

1 实验装置及测试项目

该实验部分主要测定污泥的比阻、SV及沉降曲线，比阻的测定参见图1。

SV：絮凝是个动力学过程，一般包括絮凝物的形成与破坏。当混合时搅拌不充分，颗粒与聚电解质未能充分碰撞时，则形成的絮体小且沉降速度慢。但若搅拌过程过于强烈，时间太长则聚集起来的颗粒会破碎，进而导致沉降速度减慢。经查阅文献选择快速搅拌10 s再转为慢速搅拌20 s之后，再静沉30 min以后测定污泥的SV。

2 实验结果与分析

2.1 污泥消化前后的沉降性

图2反映了好氧强曝气后，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别在开始的20 min里并没有显示出来。随着界面的沉降，当进入过渡区时才显示出消化污泥比原污泥的沉降速度快些。用Ca(OH)2调节pH值为11时也不能改善多少。事实上，石灰也很少单独做混凝剂，一般只是与其他絮凝剂一起使用，起到助凝作用。弥补混凝水解过程中的OH-不足。但是，若使用阴离子型聚丙烯酰胺，则对污泥的沉降性能有明显的改善，实验中观察到，投入阴离子型聚丙烯酰胺可形成较大块的絮凝体，泥水分离较快。阴离子型聚丙烯酰胺主要通过吸附架桥，利用长链状的分子结构来吸附污泥颗粒。整个絮体在沉降过程中捕集和清扫悬浮颗粒，成为较大的絮团而下降，从而达到浓缩的目的。污泥好氧强曝气消化后，污泥的沉降性能没有太大的改善是因为强曝气使得污泥颗粒过于细小，而且污泥的负荷太低，絮体中的活性成分不够多，也造成了污泥沉降脱水性能差。阴离子型聚丙烯酰胺的加入解决了颗粒过于细小的问题，最后取得一个较好的效果。

2.2 污泥的沉降性能与投药量的关系

由图3、图4可以看出，零投药量时污泥的SV值很高，即好氧强曝气消化污泥后污泥的沉降性能反而恶化了。原生污泥投加阴离子型聚丙烯酰胺后，在30mg/L时存在着一个最佳值，而在投加量过大时，其沉降性能又恶化。阴离子型聚丙烯酰胺不存在着电性中和过量的问题，可能是因为投加量过大造成污泥絮体粘度过大，不能形成清晰的泥水界面下沉，同时也抑制了APAM将分子链伸展到液相中去吸附更多的污泥颗粒。但消化后，投加阴离子型聚丙烯酰胺要比零投加量的污泥沉降效果要好。只是，从图表中的纵坐标来看，同等投药量下消化后的污泥不一定比原污泥的SV要小，且最佳投药量从原来的30 mg/L上升到40 mg/L。整个结果说明消化后的污泥颗粒变细小，阴离子只靠吸附架桥作用已不能取得较好的效果。另外，文献[1]指出，阴离子对悬浮物的絮凝有一定的效果，但脱水情况不理想，这是因为该聚合物的分子结构带有强亲水性的活性侧基－COONa，它所形成的絮凝体亲水性也强。

阳离子型聚丙烯酰胺的分子链既可以形成颗粒间架桥，又可以中和颗粒表面的负电荷，减少污泥颗粒间的排斥作用。因此其絮凝作用比阴离子型聚丙烯酰胺强。虽然曲线表明在60 mg/L处消化污泥与生污泥的SV皆可达到一个最佳值，但无疑在投药量为30 mg/L处是经济效果的最佳值。除节省药剂费用外，投药量越少，脱水污泥的发热量越大，在干化或焚烧时所耗的热量就越少。

图5反映了污泥的上清液浊度与投药量的关系，当投药量过小时，絮凝剂不能很好地将小颗粒聚集在一起，污泥上清液的浊度较大。但是如果絮凝剂投量过多，除出现电性相反的情况，还会因为液体粘度过大，絮凝剂不能伸展长链到水中去捕捉小颗粒，高聚物的吸附架桥作用受到了抑制，上清液浊度再次增大。实验表明，CPAM和ciba两种絮凝剂都在30mg/L时的除浊能力最强。

消化前生污泥与消化污泥投加ciba7635后，其沉降性能与投药量的关系见图6所示。可以看出，其变化规律类似APAM，在消化前后变化不大。原生污泥在投加ciba7635时，沉降性能较阳离子型聚丙烯酰胺要好，但消化后沉降性能总的来说没有太大的改善。这可能是因为消化后污泥颗粒变小，而ciba7635的分子量不够大，其吸附架桥的作用大为受限。总的说来，虽然在20 mg/L的投药量时存在着SV的最佳值，但是变化不大。因此，ciba7635较适用于原生污泥。它的分子量不如APAM大，加上电性中和的作用又不如CPAM强，消化后，污泥颗粒变小，因此它在附架桥方面的缺陷显得更加突出。

3 结论

（1）原生污泥投加APAM后，在30 mg/L时存在着一个最佳值，而在投药量过大时，其沉降性能又恶化，可能是因为投加量过大造成污泥絮体粘度过大，同时也抑制了APAM将分子链伸展到液相中去吸附更多的污泥颗粒。

（2）CPAM在浓度为60mg/L消化污泥与生污泥的SV皆可达到一个最佳值，但在投药量在30mg/L时是经济效果的最佳值。

（3）ciba7635较适用于原生污泥。在20 mg/L的投药量时存在着SV的最佳值，但是变化不大。

[1]杨波,赵榆林.离子型改性天然高分子絮凝剂对活性污泥脱水处理[J]，工业水处理，1999，19(5)：26～27.