PAM对污泥脱水效果及絮体特性影响研究

朱立波 王勤

摘要：用自制PAM研究了在絮凝作用时，PAM离子度、盐粘度及投加量对污泥絮体特性的研究。考察了絮体ζ电位、CST值、强度及破碎后浊度等污泥特性指标。实验表明：调理污泥选择PAM时，投加同等适量的不同离子度的PAM，调理后污泥絮体ζ电位越接近于0且 CST滤水最快时，该PAM为最佳脱水药剂;PAM盐粘度越大，调理污泥时絮体强度越大但充分混匀时间越长，加入一定比例电解质有助于加快混匀时间;提高投加量有助于增强絮体强度，但延长了充分混匀时间。当投加量在（ζ电位值最大）电中和能力达到饱和时，继续提高投加量絮体开始分散。当絮体ζ电位接近0时，可定性判断为最佳投加量。

关键词：PAM;絮体特性;污泥脱水

我国污水污泥技术才刚刚起步，长期以来，存在着重污水处理轻污泥处理的倾向。在污泥的处理和处置中，污泥调理是一个很重要的环节^[1-2]。所谓调质是调整固体粒子的性质及其排列状态，减小固体颗粒和水的亲和力，是凝聚力增强，颗粒变大，使固液分离更加容易。由于污泥颗粒本身带负电荷，污泥中相互排斥，较为稳定的存在于溶液中^[3]。且污泥中水分高達95%-97%，导致污泥有巨大的容积，这给污泥的后续处理带来很大困难。所以，只要将其中的水分去除，就会大大减小污泥容积，提高对污泥处理的能力。笔者用自制阳离子絮凝剂（PAM），分别考察了聚丙烯酰胺的特性指标离子度、盐水溶液运动粘度（以下简称“盐粘度”）、以及投加量对污泥絮凝作用的深度剖析。旨在为污泥脱水时选择聚丙烯酰胺提供理论支持。

1 实验部分

1.1 实验相关材料及设备

污泥：本次实验采用张家港凤凰镇飞翔化工园区污水处理厂浓缩池剩余污泥。污泥成分较为复杂，含大量有毒有害的物质，（如寄生虫、无机颗粒、微生物、重金属等，该污泥含水率在96.8%左右。灰分含量21.75%。

阳离子絮凝剂PAM：采用自制阳离子聚丙烯酰胺。分别为3810DF、3830DF、3850DF、3870DF、3890DF，见表1.

实验仪器：TYPE304B CST污泥毛细水分测定仪，SZP-10 ζ电位测定仪，PV-Π+PRO转子粘度计。

1.2 实验方法

絮凝实验：将不同离子度的阳离子PAM配制成0.2%水溶液，称取等重污泥若干杯，将配制好的PAM溶液等量150ppm逐个加入各个烧杯中，用搅拌机搅拌均匀，充分混合后观察絮凝现象，测定混合好的污泥CST值及ζ电位值。

絮体强度实验：取若干不同盐粘度的样品，称取污泥200g若干杯，分别加入150ppm的不同盐粘度样品。用搅拌机搅拌均匀，记录充分混匀时间（抱团现象）为充分反应时间（S），再同时破碎30S后经筛网过滤，测滤水浊度。

2 结果与讨论

2.1 离子度对絮体的影响

取若干个不同离子度样品进行絮凝实验，测定CST值及ζ电位，同时观察相应絮凝现象，结果见表1。

由表1可知，在相同投加量的情况下，阳离子度为90%PAM调理污泥时，絮凝效果要好于其他阳离子度产品。ζ电位越接近0时，CST滤水越快。随着阳离子度的提高，对污泥絮凝作用时形成的絮体越密实，泥水分离越好。

原因分析如下：在絮凝作用时，离子度主要起到中和作用。离子度越大，电中和作用越强，由ζ电位仪检测得出，PAM离子度越大，中和后的污泥絮体ζ电位越趋向于0.使污泥中的细胞水、游离水等水分更快速的分离出来，可通过CST毛细水分测定仪检测细胞水过滤时间判断。由ζ电位仪检测得出，当污泥表面携带负电荷呈分散现象时，加入不同离子度的PAM，使污泥颗粒与反离子基团相结合，污泥颗粒两两之间电层压缩的更明显。更容易相互紧密拥簇，且絮体越紧密，脱水效果则越明显。

2.2 投加量对絮体的影响

将90%离子度、盐水粘度1000的絮凝剂PAM配置成0.2%浓度的水溶液，按60ppm、120ppm、180ppm、240ppm、300ppm、360ppm、420ppm、480ppm、540ppm的加入量投加进行絮凝实验，充分混匀后测得ζ电位变化。结果如图1所示。

由图1可知，污泥电位是-42.8mv，随着PAM絮凝剂投加量的提高，污泥ζ电位是呈先上升后下降的趋势，当投加量在240ppm时ζ电位为正值，说明污泥所带电荷由负电荷转为正电荷。当投加量在420ppm时ζ电位最大，随着投加量的继续增大，ζ电位逐渐开始减小。

原因分析：随着PAM投加量增大，ζ电位逐渐变为正值，是PAM所带正电荷与污泥所带负电荷电中和的结果。当ζ电位接近0时（或正或负），认为泥水已经完全分离，达到脱水的目的（由实验现象可定性判断）。继续提高投加量，污泥整体溶液粘度增加，导致污泥与PAM絮凝剂充分混匀时间的延长，同样污泥的强度也会随着投加量的增大而增强。当ζ电位最大时，说明电中和能力达到饱和，此时絮团强度最强，继续投加PAM絮凝剂后，由于相同电荷分子间静电排PAM吸附能力开始减弱，电中和能力减弱，同时絮体强度开始减弱。

2.3 盐粘度对絮体的影响

2.3.1  不同盐粘度对絮体影响

选取四个盐粘度依次为400，600，800，1000的样品进行强度实验，观察混匀时间及絮体强度。结果如图2所示。

2.3.2  PAM掺入电解质对絮体的影响

以90%离子度PAM配制0.5%浓度的水溶液，分别加入占PAM 5%、10%、15%、20%比例的NaCl，进行混凝实验，实验结果如图3。

由图2可知，在阳离子度相同（均为90%），盐粘度不同PAM调理污泥时，盐粘度越高，PAM与污泥混合的时间越长。破碎等同时间下，盐粘度越高滤水越澄清，表明絮体强度越大;由图3可知，当投加不同比例的电解质NaCl时，随着NaCl比例的提高，水溶液粘度随之降低，进而加快了PAM与污泥的充分混匀时间。

原因分析如下：在阳离子度相同的情况下，投加量相同，絮凝剂对污泥颗粒的电中和能力相同，当盐粘度较小时，溶液中舒展开的分子链不够长，不利于分子链对污泥颗粒的捕集和架桥。随着盐粘度的增大，分子链越长，对污泥絮体大且韧度高，不易破碎。。盐粘度越大，会导致分子链在溶液中舒展速度越慢，延长了PAM与污泥充分混合的时间。但盐粘度提高到一定程度，使污泥絮体粘度增大，会给实际应用带来困难，如在带式压滤脱水时，容易出现粘网现象。所以不是任何情况下盐粘度越大越好的。当相同盐粘度掺入不同比例NaCl时，随着NaCl比例增加，水溶液粘度降低，这在实际应用过程中便于泵的输送。同样水溶液粘度降低，大大加快了PAM与污泥充分混匀的时间。所以在实际的应用中适当掺入相对比例的NaCl对污泥脱水有一定的好处。

3 结论

调理污泥选择PAM时，投加同等适量的不同PAM调理后污泥絮体ζ电位越接近于0且 CST滤水最快时，该药剂为最佳选型PAM;PAM盐粘度越大，调理污泥时絮体强度越大但充分混匀时间越长，加入一定比例电解质有助于加快混匀时间;提高投加量有助于增强絮体强度，但延长了充分混匀时间。当投加量在（ζ电位值最大）电中和能力达到饱和时，继续提高投加量絮体开始分散。当絮体ζ电位接近0时，可定性判断为最佳投加量。

参考文献

[1]李翠梅.聚丙烯酰胺在绢纺污泥脱水中的应用.净化技术.2005，24（1）：27-29

[2]常青.水处理絮凝雪.北京：北京化学工业出版社，2003

[3]胡筱敏.混凝理论与混凝应用.北京.科学出版社.2007

作者简介：朱立波（1986—），水处理工程师。

（作者单位：江苏富淼科技股份有限公司）