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污泥与絮凝剂的最佳配比是多少

2020-02-24 10:34

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  絮凝剂是用来提高沉降、澄清、过滤、气浮、离心分离等工艺过程的速度和效率。絮凝过程就是悬浮液中许多单独颗粒形成聚集体(絮团或矾花)的过程。

  水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时,其布朗运动的能量足以阻止重力的作用,而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且,悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电),颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大,从而增加了悬浮液的稳定性。

  混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电,使颗粒“脱稳”。于是,颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用,互相结合变大,以利于从水中分离。

  混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物,多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。

  絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上,促进颗粒与颗粒聚集。

  絮凝剂为有机聚合物,多数分子量较高,并有特定的电性(离子性)和电荷密度(离子度)。

  实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质,同一产品中大大小小的分子都有,所谓“分子量”只是一个平均概念。所以,在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水是,“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果,目前仍有一些没有认清和解决的问题。就我们所知,絮凝过程与絮凝剂分子结构、电荷密度、分子量有关;与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关;与介质(水)的pH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此尽管有理论和经验可循,用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。

  2) 根据原水水质情况不同,使用前应先做小试求得最佳用药量(具体方法可参见第2条:聚合硫酸铁的溶解与使用-加药量的确定);(参考用量范围:20-800ppm)

  3) 为便于计算,实验小试溶液配置按重量体积比(W/V),一般以2~5%配为好。如配3%溶液:称PAC3g,盛入洗净的200ml量筒中,加清水约50ml,待溶解后再加水稀释至100ml刻度,摇匀即可;

  4) 使用时液体产品配成5-10%的水液,固体产品配成3-5%的水液(按商品重量计算);

  5) 使用配制时按固体:清水=1:5(W/V)左右先混合溶解后,再加水稀释至上述浓度即可;

  6) 低于1%溶液易水解,会降低使用效果;浓度太高易造成浪费,不容易控制加药量;

  8) 运行中注意观察调整,如见沉淀池矾花少、余浊大,则投加量过少;如见沉淀池矾花大且上翻、余浊高,则加药量过大,应适当调整;

  b. 一般情况下当日配制当日使用,配药如用自来水,稍有沉淀物属正常现象。

  因原水性质各,应根据不同情况,现场调试或作烧杯混凝试验,取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。

  c.用2ml注射器抽取配制好的PFS溶液,在强力搅拌下加入水样中,直至观察到有大量矾花形成,然后缓慢搅拌,观察沉淀情况。记下所加的PFS量,以此初步确定PFS的用量;

  d. 按照上述方法,将废水调成不同PH值后做烧杯混凝试验,以确定最佳用药PH值;

  a) 凝聚阶段:是药剂注入混凝池与原水快速混凝在极短时间内形成微细矾花的过程,此时水体变得更加浑浊,它要求水流能产生激烈的湍流。烧杯实验中宜快速(250-300转/分)搅拌10-30S,一般不超过2min。

  b) 絮凝阶段:是矾花成长变粗的过程,要求适当的湍流程度和足够的停留时间(10-15min),至后期可观察到大量矾花聚集缓缓下沉,形成表面清晰层。烧杯实验先以150转/分搅拌约6分钟,再以60转/分搅拌约4分钟至呈悬浮态。

  c) 沉降阶段:它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程,要求水流缓慢,为提高效率一般采用斜管(板式)沉降池(最好采用气浮法分离絮凝物),大量的粗大矾花被斜管(板)壁阻挡而沉积于池底,上层水为澄清水,剩下的粒径小,密度小的矾花一边缓缓下降,一边继续相互碰撞结大,至后期余浊基本不变。烧杯实验宜以20-30转/分慢搅5分钟,再静沉10分钟,测余浊。

  1) PAM是有机高分子化合物,可分为阴离子型,阳离子型和非离子型,为白色粉末或颗粒,可溶于水,但溶解速度很慢;

  3) 作为絮凝剂时用药量一般为1-2ppm,即每处理1吨废水用药量约为1-2g;

  4) 使用时阴离子型一般配制成0.1%左右的水溶液,阳离子型可配制成0.1%-0.5%;

  5) 配制溶液时应先在溶解槽中加水,然后开启搅拌机,再将PAM沿着漩涡缓慢加入,PAM不能一次性快速投入,否则的话PAM会结块形成“鱼眼”而不能溶解;

  7) 溶解后的PAM应尽快使用,阴离子型一般不要超过36h,阳离子型溶解后很容易水解,应24h内使用。

  ST絮凝剂是种新型的水溶性高分子电解质。它具有离子度高、易溶于水(在整个PH值范围内完全溶于水,且不受低水温的影响)、不成凝胶、水解稳定性好等特点,由于ST絮凝剂的大分子链上所带的正电荷密度高,产物的水溶性好,分子量适中,因此具有絮凝和消毒的双重性能。它不仅可有效地降低水中悬浮物固体含量,从而降低水的浊度:而且还可使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体的作用,因而使水中的总含碳量(TOC)降低。ST絮凝剂可作为主絮凝剂和助凝剂使用(其用量0.5-0.7PPM相当于明矾50~60PPM),对水的澄清有明显的效果,特别是对低浊度水的处理,更是其它类型的高分子絮凝剂所不及。ST絮凝剂与传统使用的无机絮凝剂(如硫酸铝、碱式氯化铝等)相比,具有产生的淤泥量少,沉降速度快水质好,成本低等特点,而且还可采用直接过滤的新工艺,这对传统的上水处理无疑是一个重大改革。

  ST絮凝剂可单独使用,或与硫酸铝、碱式氯化铝复合使用。复合使用时、可减少无机絮凝剂添加量,并大大减少产生的污泥量。

  ST絮凝剂的最佳使用浓度是使Zate电位零或接近于零时用量。当用量过多时,反而起分散作用。

  ST絮凝剂在低温贮存时,将使胶体或液体冻成冰块,影响它的絮凝活性。因此,应在0-32℃之间贮顾为宜。

  ST絮凝剂应可能用中性不含金属盐的水来配制贮备液。贮备液一般配成1%、0.5%或0.1%的液体。与其它高分子絮凝剂一样,ST絮凝剂在剪切力较高的高速搅拌下,将会被切断分子链,从面降低絮凝剂性能。因此,溶解、输送和絮凝过程,都不要使用较高速度的旋转搅拌机和离心泵。一般溶解和絮凝时可用吹入空气或用约100转/分低速的螺旋式搅拌为宜。输送则尽可能利用位差或排液泵为宜。

  ST絮剂的效果与加入方法有很大关系,为使ST絮凝剂与悬浮物能充分混匀,絮凝剂应尽可能稀释并多次加入。

  为了使ST絮凝剂的分子链既不被剪断,同时又能与处理体系充分混合,可采用:(一)在处理物流动管中多次分散加入ST絮凝剂;(二)用压缩空气搅拌;(三)用螺旋桨搅拌器在100转/分低速下进行。形成絮凝块后,便要避免搅拌。

  3、ST絮凝剂广泛应用于净水、破乳、造纸双元助留、造纸浆液阴离子杂质消除等领域。

  摘要: 本文试验研究了聚丙烯酰胺和聚合氯化铝或硫酸铝联用除浊、除UV254和CODMn的效果,结果表明:聚丙烯酰胺和聚合氯化铝或硫酸铝联用,比单独用聚合氯化铝或硫酸铝的除浊效果显著,而对UV254和CODMn去除率提高幅度不大,但可大量减少无机混凝剂用量和减少污泥湿基重量,从而减少水厂净水处理成本和污泥处理量。

  混凝是以地面水为水源的自来水处理厂不可缺少的基本净水工艺,国内各水厂大多使用无机混凝剂,投药量大,产生的污泥数量多、体积大,难以处理,而且净水效果也不尽如意。有机高分子聚丙烯酰胺(PAM)优良的助凝效果早已为人们熟知,但受其单体毒性、投加量及投加方式优化等问题的影响,国内自来水厂较少使用。然而研究表明:只要严格控制PAM投加量及产品单体含量,其在水厂使用不但可以提高净水效果,而且是最有效减少污泥数量、体积及改善污泥脱水性质的途径[1]。欧洲、美国已经有相当数量的给水厂选用聚丙烯酰胺作为给水处理的一种絮凝剂。随着环境问题的日益严重,水厂污泥处理已为人们所重视,我国有些城市的新建水厂及原有水厂已将污泥处理提上议事日程,有的水厂污泥处理工程已建成投产。同济大学在自来水厂使用PAM助凝和污泥处理方面作了大量研究,取得一定的经验。

  SC-956实验搅拌机(湖北省潜江县仪器厂);2100N浊度仪(HACH公司);751GW分光光度计(惠普上海分析仪器有限公司);

  聚合氯化铝(以下简称PAC,Al2O330%,盐基度65-80%,2300元/吨,上海五四净水剂厂);

  硫酸铝(以下简称AS,Al2O310%,900元/吨,上海五四净水剂厂);

  搅拌试验过程:一组烧杯,各取1L水样,在快速搅拌中(140r.min-1)加入无机混凝剂,搅拌1min,

  然后转至慢速搅拌(30 r.min-1)15min;静置30min后取上清液测定浊度、CODMn和紫外吸光度。

  小心倾去上清液,直至烧杯中约剩50ml泥和水,然后用滤膜过滤至无水珠滴下称重。

  从图3至图6可以看出:PAM和无机混凝剂联合使用对UV254和CODMn去除效果均有提高,但幅度不大,因为PAM不能产生对有机物质具有吸附作用的水解产物,其对有机物的去除仅因提高固液分离效果得以提高。最为显著的是浊度的去除效果提高(见图1和图2),这是因为先加入的无机混凝剂和胶粒负电荷起电中和作用使胶体脱稳,去除了大的悬浮粒子,而高分子絮凝剂PAM能使被中和的胶体颗粒及很细微的胶粒迅速吸附和桥联,可去除很微细的胶粒,从而去浊效果大大提高。

  由表1和表2可见:加入PAM后,各污泥湿基重量分别减少约40%,究其原因可能是单独投加铝盐时污泥中一般以无机金属氢氧化合物为主,这些化合物带大量的结合水,造成污泥含水率增高,体积庞大[2]。而加入PAM,一方面可减少无机混凝剂的量,从而减少金属氢氧化物沉淀及结合水,另一方面形成的絮体紧密,可“压缩”絮体孔隙中的水和减少无机金属氢氧化合物和水的结合位。

  加入有机絮凝剂PAM后, 污泥湿基重量减少很多,取剩余浊度为5NTU左右的水样进行比较(表1中的两个2号之间,表2中的两个4号之间):10mg/lPAC产生的湿基污泥量为1.3970g,5mg/lPAC+0.2mg/lPAM产生的湿基污泥量为0.8764g,前者多产生的湿基污泥量0.5206g,测其含固率为10.38%,则其折算成干污泥量0.05404g。 同样可以计算出40mg/lAS比20mg/lAS+0.2mg/lPAM多产生干污泥量0.06436g(测得40mg/lAS产生的湿基污泥含固率为5.99%)。根据上海闵行水厂一车间的污泥处理经验排泥水折算成干污泥的处理费用为912.32元/吨干泥[3]。以水厂处理万吨水为例进行经济分析见下表3和表4:

  (1)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可以使去浊效果明显改善,而对去除CODMn和UV254改善很少;

  (2)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可使污泥湿基重量减少40%左右;

  (3)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可降低污泥处理费和净水加药费用,从而能降低总的净水成本;

  (4)用于饮用水处理的PAM,其单体AM含量均应小于0.05%,PAM投加率一般均少于1mg/l,足以保证饮用水的安全性。我国许多以地面水为水源的净水厂(特别是原水浊度较高的净水厂)在用混凝剂的同时,适量投加PAM,将具有很大的经济效益和社会效益。

  (5)阳离子型PAM的价格较高(一般为阴离子价格的两倍左右),而非离子型PAM溶解性较差,对这两种类型PAM和无机混凝剂联用时的净水效果,有待进一步探讨。