阳离子絮凝剂PDA 用于污泥脱水处理的过程优化研究

第27卷第5期南�京�理�工�大�学�学�报Vol.27No.52003年10月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyOct.2003阳离子絮凝剂PDA用于污泥脱水处理的过程优化研究�张跃军���顾学芳��董岳刚(南京理工大学化工学院,南京210094)(�南通师范学院化学系,南通226007)摘要�该文报道了阳离子絮凝剂PDA在城市生活污水的污泥脱水处理中的过程优化研究。以处理后上清液的CODCr、透过率和絮团的尺寸大小、含水率为指标,对2种类型污水的不同浓度污泥进行系统的PDA投加量试验,并与参照样F4的试验结果作对比。实验结果表明,任一种絮凝剂的最佳投加量与污泥浓度均有很大的关系。当控制污泥浓度为1.6%左右时,絮凝剂PDA和F4的投加量均达到最小值,相应的药剂与绝干污泥量的质量分数分别为0.787�和2.03�。此时污泥处理的药剂成本最小、最经济。关键词�二甲基二烯丙基氯化铵,丙烯酰胺,阳离子,絮凝剂,污泥脱水,过程优化分类号�TQ314�253,X703�5学科代码�570.40,610.30随着现代工业的发展和人民生活水平的提高,城市和工业污水量逐年增加,这些污水经生化法处理后会产生大量的污泥,其含水率一般在95%~99.5%之间,因此必须降低污泥含水率,可以降低污泥体积,减少污泥占地、运输及燃烧处理费用[1~4]。阳离子型高分子絮凝剂是污泥脱水处理中不可缺少的助剂,它的品种、质量和数量已经成为制约我国污水处理,特别是污泥脱水技术的�瓶颈�[5]。目前国内用作废水污泥脱水的药剂绝大部分依赖于进口,随着国内需求的增加,国外各大公司纷纷涌进,垄断了很大份额的国内市场。已有文献报道了阳离子絮凝剂二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺的共聚物(Poly(DMDAAC-AM),简称PDA)进行城市生活污水的污泥脱水的研究结果[6],并与国内厂家生产的和国外公司的阳离子絮凝剂的处理效果进行了比较[7]。在此基础上,本文研究了用阳离子絮凝剂PDA和法国某公司絮凝剂F4在不同污泥浓度(污泥浓度以污泥的绝干污泥量表征)时的处理效果,得到一组不同污泥浓度条件下达到最佳处理效果时的絮凝剂用量和絮凝剂的最经济投加量,即药剂与绝干污泥量之比最小时的絮凝剂用量,以及污泥脱水时应控制污泥浓度���张跃军(1959�),男,1978年3月就读华东工程学院,教授,博士生导师。主要研究方向:含能材料,精细化学品,水溶性高分子的合成工艺、机理和应用及构效关系研究等。E-mail:zhyuejun@mail.njust.edu.cn收稿日期:2002-07-10����江苏省自然科学基金(BJ2000015)的较佳范围,为絮凝剂的实际应用提供参考。1�实验部分1.1�药剂实验室自制的DMDAAC与AM的共聚物PDA和法国某公司的阳离子型絮凝剂F4的产品性能参数见表1。其中样品的平均分子量以特性粘数值�表示,�值由0.1%样品溶液在(30�0.1)�、1mol/LNaCl水溶液中用乌氏粘度计测定。表1�絮凝剂样品的基本性能参数Table1�Basicpropertiesofflocculantsamples样品阳离子度/%�/(dL�g-1)外观生产单位PDA306.745%透明胶体实验室自制F4108.4白色粉末法国某公司1.2�絮凝性能的评价实验1.2.1�污水样�、�污水样�、�均取自宁波市某污水处理厂的二沉池,并在一定时间、温度下放置。�CODCr和透过率是将污水样放置30min后取上清液测定得到。测得污水样�、�的水质情况如下:(1)污水样�:固体悬浮物�SS为12.0g/L(1.2%质量分数),�CODCr为115mg/L,透过率T为78%。(2)污水样�:固体悬浮物�SS为44g/L(4.4%质量分数),�CODCr为1272mg/L,透过率T为0%。在实验过程中,设计不同污泥的质量分数w分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%和2.0%,不同污泥浓度的污水均由原污水沉淀物与上清液配制而成。此外,污水样�为生化处理不完全的污水,在实验过程中,与空气接触后其上清液�CODCr值在不断降低。1.2.2�烧杯絮凝实验对于经配制得到的特定浓度的污水,取5~10个250mL烧杯,分别加入100mL污水样。以一定递增量依次加入质量分数为0.2%絮凝剂后,先快速搅拌(150~300r/min)20s,慢速搅拌(30r/min)10s,静置30min。观察形成的絮体大小S、强度;取上清液测透过率T、�CODCr;过滤出絮体测滤饼含水率W。其中�CODCr值用国家标准方法测定[8];透过率采用722型分光光度计测定,以去离子水为参比,测定波长为420nm,比色皿为10mm,灵敏度为1。滤饼含水率W为絮体经布