聚丙烯酰胺对水厂污泥脱水性能影响的研究

CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水处理技术与设备·城镇供水NO.4201311聚丙烯酰胺对水厂污泥脱水性能影响的研究王志勇张延风周娟薛长安（西安市自来水有限公司，陕西西安710054）摘要：通过观察不同絮凝剂形成絮体的情况、絮体沉淀效果、对沉降速度的测定，研究了阴阳离子不同相对分子质量聚丙烯酰胺（PAM）对水厂污泥脱水性能的影响。结果表明，阴、阳聚丙烯酰胺因其具有吸附架桥的作用，能够改变污泥絮体结构，能够提高污泥的脱水和沉降性能，其脱水和沉降性能与阴阳离子和相对分子量有密切的关系。关键词：阴阳离子聚丙烯酰胺水厂污泥脱水性能前言给水厂的排泥水主要由沉淀池排泥水和滤池反冲洗水组成，排泥水经重力沉降浓缩，浓缩后的污泥含固率一般≥4％。因其含水率较高，给污泥的储存、运输及进一步处理带来了诸多不便，因此，污泥脱水已成为水厂污泥处理处置的重要环节。在污泥脱水之前需对污泥进行调理，以降低污泥中的有机成分，减小污泥与水的亲和力，改变污泥中水分的存在形式，从而改善污泥的脱水性能，提高脱水效率[1、2]。因而在污泥进入脱水机前必须投加高效无毒经济絮凝剂来改善污泥脱水性质，使污泥悬浮固体能够形成粗大颗粒，并且絮凝后的颗粒不容易破碎，固液分离效果更好。其中应用最广泛的就是有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺。根据聚丙烯酰胺所带电荷，可分阳离子型、阴离子型和非离子型三大类。西安市某水厂生产废水系统一直采用投加相对分子量为700万的阳离子聚丙烯酰胺，对污泥进行脱水的处理工艺。然后将污泥外运，上清液外排。根据2010年8月1日实施的《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》规定“当滤池冲洗水经沉淀后的上清液和污泥浓缩上清液回用时，回流量与原水比宜为5%~10%。其沉淀、浓缩过程加注有机絮凝剂为阳离子聚合物的上清液严禁回用。”为了配合执行新规程，使水厂科学、经济运行。本文对阴、阳离子不同相对分子量的有机絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）进行对比试验。通过观察不同絮凝剂形成絮体的情况以及絮体沉淀效果、沉降速度和运行成本对絮凝剂进行筛选，确定适合水厂生产实际的絮凝剂。1试验步骤1.1试剂配制：配制试验用PAM使用液浓度均为1‰；试验污泥样品：为水厂排泥水经重力沉降浓缩，经测定含固率为4.6％。1.2PAM对污泥脱水调理及絮体稳定性：取4个1000mL的量筒中分别加入1000mL污泥，依次加入不同分子量的PAM，用塑料膜和橡皮筋封口，倾倒5次使得其与污泥充分反应后停止，观察形成絮体情况，确定不同类型PAM在形成絮体情况相近时，所需的投加量。将形成絮体情况相近的投加量时，将试验样品沉淀5分钟后再次剧烈摇动10次，静置，观察絮体变化情况。1.3污泥沉降速度的测定：取l000mL污泥，倒入1000mL量筒中，在一定条件下投入不同量的药剂，倾倒5次使得其与污泥充分反应后停止，每隔一定时间记录一次污泥体积，共计时30min。在同等条件下，比较污泥的沉降性能。1.4泥饼含水率的测定：将l000mL经过调理后的污泥倒入布氏漏斗，在恒定的压力下抽滤10min，然后取出部分污泥泥饼置于磁蒸发皿中，于烘箱中105℃恒温烘干至恒重，冷却后称质量，最后计算滤饼的含水率：A=[（W2-W3）/（W2-W1）]×100%式中A为滤饼含水率(％);W1，为空蒸发皿CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水处理技术与设备·12城镇供水NO.42013在105℃恒温烘干恒重质量(g)；W2：为蒸发皿质量+湿样质量(g);W3，为蒸发皿质量+干样质量(g)。2结果与讨论2.1PAM对污泥调理的影响取1000mL泥水试样装入量筒中，加入一定量的药剂，并双向翻转量筒5回合后静置。观察絮体形成大小，并确定在形成较大絮体时不同PAM的投加量，并再形成大絮体后，猛烈摇荡量筒，观察絮体稳定性。见表1通过试验确定不同类型的PAM形成絮体情况相当时，每1000mL污泥中需投加的量分别为：分子量为700万阳离子投加量为25mg/L；分子量为1000万阴离子投加量为20mg/L；分子量为1500万阴离子投加量为20mg/L。当絮体沉降到一定程度反复摇动泥水，阳离子PAM形成的絮体可以再次凝结成大团絮体，而阴离子PAM形成絮体则很容易被摇碎，且不易再次长大。所以阳离子PAM形成絮体耐冲击性要强于阴离子PAM形成的絮体；而阴离子的PAM形成絮体的稳定性则随着分子量的增加逐渐曾强。这主要是在水处理处理过程中产生的污泥颗粒较小，且带负电，颗粒间彼此排斥，导致活性污泥聚集体不易被压缩和自然沉降[3]。而加入阴离子的PAM时也带负电，可能引起颗粒间彼此排斥。2.2污泥沉降速度取3个1000mL量筒，各加入l000mL污泥，以此加入一定量的不同相对分子量的PAM，倾倒5次使得其与污泥充分反应后停止，每隔一定时间记录一次污泥体积，共计时