不同调质剂对污泥沉降性、脱水性的影响实验

张 新

(平顶山工业职业技术学院，河南平顶山 467001)

城市污水处理厂在处理过程中每天会产生大量的污泥，这些污泥是含水丰富的带负电荷的粒子群，必须对其进行脱水操作，以降低污泥含水率，减少污泥的质量和体积，以便进一步处理。污泥脱水的关键是改善污泥的脱水性能，絮凝沉降技术因其经济简便，而成为最常用的方法。

影响污泥脱水性能的因素有:污泥的性质、污泥的浓度、污泥和滤液的黏滞度、化学调节所加混凝剂种类及数量、过滤时的压力等，而且这些因素对污泥脱水性能的影响错综复杂［1］，若要全面考虑它需做大量的实验。

本文实验中采用铝盐、铁盐、PAC、PAM四种混凝剂作为调质剂，分别加入到混合污泥中进行搅拌，通过实验数据分析比较四种调质剂对污泥脱水性和沉降性的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验药品:铝盐、铁盐、PAC、PAM，根据不同调质剂性质在实验过程中分别加入不同量。

实验污泥:实验所用的污泥为平顶山市污水处理厂曝气池中的污泥，取回后污泥驯化两周以适应实验室的环境。

1.2 实验分析方法

实验分析方法见表1。

表1 实验方法及实验仪器

1.3 污泥比阻的测定原理和方法

污泥脱水性能的综合性指标为污泥比阻，当比阻大时，污泥脱水性能差，污泥较难于脱水;比阻值小时，脱水性能好。因此在研究污泥脱水性能时，选取了污泥比阻作为实验的评价指标。污泥比阻值的测定可以通过实验确定［2］。

污泥比阻是单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力。在数值上等于黏滞度为1时，滤液通过单位质量的泥饼产生单位滤液流率所需的压差。在定压过滤时，根据卡门公式有:

式中:t，过滤时间(s);V，过滤体积(mL);u，滤液黏度(Pa·S);C，过滤单位体积的滤液在过滤介质上截流干固体的质量(g/mL);p，过滤时压力(Pa);A，过滤面积(cm2);Rg，过滤介质的阻抗(cm/g);r，污泥比阻(cm/g)。污泥比阻值的计算见公式(1)，可以看出t/V与 V成直线关系，即

由式(2)可知:

斜率b可通过实验测出一系列t—V数据求得，然后由公式(4)求出比阻。

2 实验结果与讨论

2.1 不同量调质剂对污泥沉降性的影响

不同量调质剂对污泥沉降性的影响见图1～图4。

由图1可知，加入铝盐有利于污泥沉降，加入量在150～200 mg/L时，沉降速度较快，30 min后沉降趋于稳定，污泥体积在30 mL左右。由图2可知，加入不同剂量的铁盐对污泥的沉降性影响不大，沉降速度较慢，时间在30 min时，沉降趋于稳定，污泥体积为30 mL左右。同时实验表明，最终的沉降体积不随药量的增加而呈显著的效果。由图3可知，加入PAC对污泥沉降性有一定提高;在加入初期，不同量的PAC对污泥沉降性有所不同，但30 min后，不同量的PAC对污泥沉降性没有太大区别，污泥体积为30 mL左右。由图4可知，不同剂量的PAM对污泥沉降性都有一定影响;加入4 mg/L的PAM时，污泥的沉降性能最优于其它剂量的沉降性能。

2.2 不同量调质剂对污泥比阻的影响

不同量调质剂对污泥比阻的影响见图5～图7。

图5 加入铁盐、铝盐比阻变化曲线

由图5可知，随着铝盐、铁盐量的增加，污泥比阻均呈下降趋势，药量在150～200 mg/L之间某个点时，污泥比阻将达到最低值;而后，随着投药量的增加，污泥比阻呈上升趋势。

图6 加入PAC比阻变化曲线

由图6可知，PAC对污泥比阻的变化影响不大。加入PAC的量在30 mg/L时，比阻达到最低值;而后随着投加量的增加，污泥比阻值有上升的趋势。

图7 加入PAM比阻变化曲线

由图7可知，PAM加入量为6 mg/L时，比阻值最低为2.5×1011cm/g，优于其它投加量的影响效果，表明此值为脱水性最佳点。

2.3 不同量调质剂对pH值的影响

不同量调质剂对上清液pH值的影响见图8～图10。

图8 铁盐、铝盐对上清液pH值的影响

由图8可知，随着铝盐、铁盐量的增加，污泥上清液的pH值均呈下降，原因可能是铝离子、铁离子在水中水解产生氢离子。但二者对pH值影响程度不同，随着加入量的增加，加入铝盐pH值下降到5左右;加入铁盐pH值下降到6.5左右。

图9 加入PAM时上清液pH值的变化

图10 加入PAC对pH值的影响

由图9、图10可知，加入PAC、PAM对pH值影响波动较大。从整体上看，加入PAC后，pH值有下降的趋势，在加入PAC的量在50 mg/L时，pH值达到最低值7.2左右。PAM投药量为8 mg/L，污泥中pH值为8.15左右，达到最低值，但在投药量为8 mg/L时，污泥中pH值比空白样的污泥pH值还高，影响效果不是很理想。

2.4 不同量调质剂对污泥上清液COD值的影响

不同量调质剂对污泥上清液COD值的影响见图11～图13。

图11 铁盐、铝盐对上清液COD值的影响

由图11可知，随着铝盐投药量的增加上清液COD值呈下降趋势，到200 mg/L时下降到最低，随后上清液COD值又有上升的趋势;加入铁盐后，污泥上清液COD值呈波动性变化，在0～150 mg/L时，污泥上清液呈下降趋势，在200 mg/L时，污泥上清液又达到了一个峰值，而后，其值又一次下降。

图12 加入PAM时上清液COD值的变化

由图12可知，在PAC投量20～40 mg/L时，COD值达到最低400 mg/L。在区间之外的COD值较大。

图13 加入PAC对COD值的影响

由图13可知，加入PAM对COD值变化呈波动性变化。在加药量为8 mg/L时，污泥上清液COD值最低，为78 mg/L。

3 结论

①四种调质剂对污泥沉降性和脱水性都有一定的影响，且PAC、PAM影响较明显;其中PAC投加量为30 mg/L时，污泥沉降性和脱水性较优;PAM投加量为4mg/L，污泥沉降性最佳，PAM投加量为6 mg/L时，比阻值达到最低，此时污泥脱水性能最佳。

②铝盐、铁盐对污泥上清液的pH值、COD值影响较明显，随着投加量的增加，整体呈下降趋势;而且PAC、PAM对二者影响均呈现波动性变化，但PAM加药量为8 mg/L时，污泥上清液COD值最低，为78 mg/L，pH 值为8.15左右。

综合以上结论可知，PAM对污泥沉降性、脱水性产生的效果非常明显，而且对污泥上清液中pH值、COD值一定程度影响，因此，在对平顶山市污水处理厂污泥处理过程中可加入PAM，在减少处理剩余污泥的负担方面，效果最佳。

［1］苗 群，毕学军，刘志强.利用正交实验设计法对污泥脱水性能的研究［J］.青岛建筑工程学院学报，1996，17(2).

［2］高廷耀，顾国维.水污染控制工程［M］.高等教育出版社，2003.