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行業(yè)新聞

增強(qiáng)垃圾滲濾液處理廠污泥脫水性能的研究

來(lái)源:蘭州純水設(shè)備??????2020/3/7 14:28:48??????點(diǎn)擊:

蘭州純水設(shè)備http://smarts-edu.cn】以污泥比阻( SF)、毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)、Zeta 電位作為污泥脫水性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進(jìn)行優(yōu)化,并結(jié)合傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTI)對(duì)污泥脫水機(jī)理進(jìn)行闡述。結(jié)果表明, 最佳投加條件下,相比 PAM FeCl3 聯(lián)用,PAM Al2 ( SO4 )3 聯(lián)用對(duì)污泥脫水性能更好。投加比為:6 mL 的污 泥投加1 mL 0 77% PAM 聯(lián)用 6 mg Al2 ( SO4 )3,此條件下,SF 3 49 × 1011m /kg 降至 0 2 × 1011m /kg,CST 30 2 s 降至 11 5 s,Zeta 由 - 21 2 mV 升至 - 6 4 mVFTIR 光譜研究也從機(jī)理上表明,PAM、Al3 + 、Fe3 + 能夠與 污泥的 OH 等官能團(tuán)相互作用,并且在最佳投加條件下,PAM Al2 ( SO4 )3 聯(lián)用在 3 284 23 cm 1 處的紅外吸 收峰峰值明顯高于 PAM FeCl3 聯(lián)用的紅外吸收峰峰值。研究證明,此方法可提高西安市江村溝垃圾填埋場(chǎng)污 泥脫水性能。

    西安市江村溝垃圾填埋場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行以來(lái),對(duì)滲濾液剩余污泥采取超濾、污泥濃縮、PAM 脫水、外運(yùn)處理,該法也是目前國(guó)內(nèi)對(duì)滲濾液污泥處理的常用方法之一?,F(xiàn)有污泥脫水處理手段眾多,主要有熱處理、凍結(jié)和解凍、生物水解、絮凝、超聲波預(yù)處理以及臭氧處理等,但這些方法存在污泥脫水難、費(fèi)用高等問(wèn)題。

    該廠經(jīng) PAM 脫水后的剩余污泥含水量仍高達(dá)75% ,不滿足填埋要求,為解決該問(wèn)題,本研究將沿用 PAM,并分別聯(lián)用兩種不同絮凝劑的方法,以污泥比阻(SF)、毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)、Zeta 電位作為污泥脫水性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進(jìn)行優(yōu)化以進(jìn)一步提高污泥的脫水性能,優(yōu)化西安市江村溝垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污泥脫水方案。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1 1 材料與儀器

    剩余污泥、陽(yáng)離子 PAM ( 溶 液 質(zhì) 量 濃 度 為0 77% )溶液均取自于西安市江村溝垃圾滲濾液處理廠;FeCl3 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) 38% )、Al2 ( SO4 )3 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)87% )均為工業(yè)品。 304B CST 測(cè)定儀;DHG-9023A 恒溫鼓風(fēng)干燥箱;B-88 循環(huán)水真空泵;Zeta 電位儀(JS94 K 型微電泳儀);FTI-650 紅外光譜儀。

1 2 實(shí)驗(yàn)方法取

    200 mL 垃圾滲濾液剩余污泥于 250 mL 燒杯中,按 0 77% PAM 絮凝劑體積/污泥體積為 1 /6,加 入 0 77% 的陽(yáng)離子 PAM,置于攪拌機(jī)上,先快速攪拌(150 r/min)30 60 s,后慢速攪拌(50 r/min)3 5 min。分別經(jīng)濾紙潤(rùn)濕、蒸餾水稀釋、抽濾、烘干等條件下測(cè)毛細(xì)吸水時(shí)間、Zeta 電位、污泥比阻、FTIR光譜各項(xiàng)指標(biāo)。

1 3 性能測(cè)試

1.3.1 污泥毛細(xì)吸水時(shí)間 ( CST)

    分別取 50 mL 經(jīng) PAM、FeCl3、Al2 ( SO4 )3 調(diào)理過(guò)的污泥和空白污泥,倒入直徑為 15 mm 的玻璃圓柱,濾紙潤(rùn)濕半徑20 mm 所用時(shí)間為 CST

1.3.2 Zeta 電位

    取一定量的調(diào)理后污泥,用蒸餾水稀釋 100 倍,用 Zeta 電位儀測(cè)量。

1.3.3 污泥比阻( SF)

    50 mL 調(diào)理后的污泥樣品于直徑 150 mm 的布氏漏斗,進(jìn)行抽濾。記下過(guò)濾時(shí)間 t(s)和濾液體積 V(m3),利用 t /V 對(duì) V 作曲線,該曲線的斜率為 b。根據(jù)下式(1)計(jì)算 SF。

1.3.4  FTIR 光譜

    取空白和調(diào)理后污泥50 mL,在 80 ℃下烘干,研磨成粉狀,在 FTIR 光譜儀上測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2 1 PAM 對(duì)污泥脫水性能的影響

    1 PAM 投加體積比對(duì)污泥脫水性能的影響,污泥體積為 200 mL。

由表 1 可知,在投加 PAM 之前,CST 顯示為395 9 sSF 3 49 × 1011 m /kg( 1 0 × 1011 m /kg即為難脫水污泥),Zeta 電位為 - 28 4 mV。由于污泥是由帶負(fù)電荷的顆粒組成。開始階段,隨著陽(yáng)離子 PAM 投加比的增加,一方面由于 PAM 的絮凝作用;另一方面由于正電荷的引入,使得污泥間的靜電斥力不斷減小,更有利于絮體的形成,因此污泥的CST SF下降較為明顯。當(dāng) PAM 體積投加比為 1 /6,滲濾液剩余污泥的 CST SF 達(dá)到最小值,分別為 30 2 s、0 22 × 1011 m /kg ( 1 0 × 1011m /kg),Zeta 電位為 - 21 2 mV。當(dāng) PAM 體積投加比增大到 1 /5 時(shí),污泥的 CSTSF 出現(xiàn)回升,此時(shí)可能由于過(guò)量的 PAM 而增大活性污泥顆粒表面的粘度,從而不利于水分子的分離,使得污泥表面的自由水減少。在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中由于陽(yáng)離子 PAM投加體積比不斷增加,使得污泥顆粒表面引入的陽(yáng)離子不斷增加,因此 Zeta 電位不斷增加,但是 Zeta電位的過(guò)分增大并不能使得污泥絮體更好的脫水。因此,從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮,確定 PAM 最佳投加比為 1 /6

    2.2 PAM 投加比為 1 /6 時(shí),FeCl3 溶液投加量對(duì)污泥脫水性能的影響見表 2,先加入的陽(yáng)離子 PAM 對(duì)污泥進(jìn)行電荷中和作用,使污泥膠體脫穩(wěn)。在開始階段,一方面投加 FeCl3 發(fā)揮絮凝的作用,形成污泥絮團(tuán),在此過(guò)程中,部分結(jié)合水被轉(zhuǎn)化為自由水,使得污泥中自由水的含量升高;另一方面,由于正電荷的引入也使得 Zeta 電位不斷增大,污泥間的靜電斥力不斷減小,更利于絮體的形成。因此,開始階段污泥表面的 CST SF 不斷減小,當(dāng) FeCl3 投加量為 1 mL 時(shí) CST SF 達(dá)到最小值,分別為12 0 s、0 20 × 1011 m /kg。隨后繼續(xù)增加 FeCl3 的投加量,反而導(dǎo)致污泥的 CST SF 回升,但是隨著陽(yáng)離子的不斷引入,后階段的 Zeta 電位也是呈上升趨勢(shì),此時(shí)由于 Fe3 + PAM 中陽(yáng)離子基團(tuán)同電相斥,使得污泥顆粒間排斥作用加大,絮體難以凝聚,不利于污泥脫水。從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮,確定 FeCl3 最佳投加量為每毫升污泥中投加 1 mL。

    2.3 PAM 投加比為 1 /6 時(shí),Al2 ( SO4 ) 3 溶液投加量對(duì)污泥脫水性能的影響如表 3 所示,先加入的陽(yáng)離子 PAM 對(duì)污泥進(jìn)行電荷中和作用,使污泥膠體脫穩(wěn)。在開始階段,一方面,投加 Al2 ( SO4 )3 發(fā)揮絮凝的作用,形成污泥絮團(tuán)。在此過(guò)程中,部分結(jié)合水被轉(zhuǎn)化為自由水,使得污泥中自由水的含量升高;另一方面由于正電荷的引入,也使得 Zeta 電位不斷增大,污泥間的靜電斥力不斷減小,更利于絮體的形成。當(dāng) Al2 ( SO4 )3投加量為 1 mL 時(shí),CST SF 達(dá)到最小值,分別為 11 5 s0 21 × 1011 m /kg,隨后繼續(xù)增加 Al2 ( SO4 )3 的投加量,反而導(dǎo)致污泥的 CST SF 回升。由于 Al3 + PAM 中陽(yáng)離子基團(tuán)同電相斥,使得污泥顆粒間排斥作用加大,絮體難以凝聚。但是后階段的 Zeta 電位隨著陽(yáng)離子的不斷引入仍然呈上升趨勢(shì)。從藥劑節(jié)省和脫水性能優(yōu)化兩方面綜合考慮,確定 Al2 ( SO4 )3 最佳投加量為每毫升污泥中投加 1 mL。

2.4 污泥 FTIR 光譜分析

    PAM、PAM FeCl3 最佳投加比聯(lián)用、PAM Al2 (SO4 )3 最佳投加比聯(lián)用,分別處理污泥,不同投加條件下剩余污泥傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜圖見圖 1。

1. 原污泥;2 PAM 最佳投加量的污泥;3 PAM FeCl3 最佳投加比的污泥;4 PAM Al2 (SO4 )3 最佳投加比的污泥

    由圖 1 可知,相比較原污泥,不同投加條件下, 在 3 284 23,1 646 94,1 517 73 cm 1(分別對(duì)應(yīng)于 OH 的伸縮振動(dòng)帶和 PAM 官能團(tuán)C OCN的伸展帶,官能團(tuán)和 Gulnaz 等、Laurent 等的報(bào)道相似)吸收峰逐漸增強(qiáng),表明在剩余污泥中投加最佳投加量 的 PAM、PAM Al2 ( SO4 )3 聯(lián) 用、 PAM FeCl3 聯(lián)用,可以從污泥絮體中檢測(cè)出更多的 OH 官能團(tuán)以及 C O、CN 官能團(tuán)。正是由

    OH 官能團(tuán)和 C O、CN 官能團(tuán)、Fe3 + 、Al3 +之間發(fā)生的相互作用,使得污泥絮體中的游離水增多,污泥脫水性能增強(qiáng)。PAM Al2 (SO4 )3 聯(lián)用最佳投加比在 3 284 23 cm 1處的紅外吸收峰峰值明顯高于 PAM FeCl3 聯(lián)用最佳投加比的紅外吸收峰峰值,表明 PAM Al3 + 更容易與污泥絮體發(fā)生作用,提高了污泥絮體之間的結(jié)合能力,產(chǎn)生更多OH,從而使得游離水大量增加,污泥的脫水性能得到較大的增強(qiáng)。

    (1)經(jīng) PAM FeCl3 PAM Al2 ( SO4 )3 調(diào)理后,污泥脫水性能得到不同程度的改善,PAM Al2 (SO4 )3 聯(lián)用相比于 PAM FeCl3 聯(lián)用能更好的改善污泥脫水性能,從經(jīng)濟(jì)和污泥脫水性能考慮,對(duì)于西安市江村溝垃圾滲濾液處理廠選擇 PAM 投加體積比為 1 /6,Al2 ( SO4 )3 投加量為 1 mL。此條件下,污泥脫水處理最為合理。 (2)PAM、Al2 ( SO4 )3FeCl3 都能降低污泥絮體間的電荷斥力,使污泥的絮體增大增多,從而更好的降低污泥含水率,有效的提升污泥脫水性能。蘭州去離子水設(shè)備蘭州水處理設(shè)備, 工業(yè)純水設(shè)備醫(yī)院用純水設(shè)備。銀川純水設(shè)備