化学调理对污泥脱水性能的研究


       常温下,无机絮凝剂主要是对水中具有相反电荷的胶体起中和、压缩双电层作用,从而使胶体脱稳凝聚,实现固液分离. 三氯化铁在水中形成的各种形态的水合络合物可以吸附带负电荷的胶体粒子,通过压缩双电层、电荷中和、羟基间的桥联和卷扫沉积等作用,使胶体脱稳沉降.同时,CaO 有良好的吸附架桥功能,对已脱稳的凝聚颗粒,在合理的动力学条件下可快速形成大的絮体. 将三氯化铁与氧化钙配合使用,具有复合效应.CPAM 对污泥脱水性能的改善主要是通过静电中和和吸附架桥作用来增大凝聚力、粒径,从而促使自由水从污泥颗粒表面分离出来,增强脱水性能. 但是,过量的 CPAM 可使污泥颗粒重新带上正电荷,胶体颗粒因为同种电荷相互排斥而重新分散稳定,导致污泥脱水困难.作为传统的调理方法,CPAM 和 FeCl 3 /CaO 在调理污泥时主要作用对象是污泥中的自由水,这两种方式均能显著地提高污泥脱水的速度,但在脱水程度上却有一定的限制. 酸处理的作用机理是通过H+与污泥颗粒结合,改变污泥的表面电荷特性和污泥胶体性质;同时,酸处理使污泥表面结构被破坏,污泥中胞外聚合物(EPS)水解,微生物细胞瓦解,从而使絮体内部结合水、细胞内部结合水被释放变成自由水,使污泥水分分布发生变化,提高污泥可脱水程度,改善污泥脱水性能. 污泥表面 EPS 的组成及其含量大小不仅影响絮体表面性质、污泥颗粒的形成及形态保持,同时也影响污泥的过滤性能. 在污泥中加入表面活性剂可使 EPS 从污泥表面脱落,在表面活性剂的增溶作用下,大量 EPS 溶解;同时,表面活性剂的分解作用可使污泥絮体分散解体,释放出絮体内部的结合水,有利于改善污泥的脱水性能. 但是,大量的EPS 溶出也会增加污泥粘度,而在过滤过程中,这些大分子物质会慢慢堵塞滤纸的滤孔,减小污泥的过滤性能,导致过滤速率递减.

      冷融技术作为一种物理预处理方法,由于不会造成二次污染,在国外已经得到普遍认可并得到初步应用,但在国内尚处于探索阶段. 冷融过程会使污泥胶体性质完全被破坏,疏松的颗粒团转变为致密型态,粒径变大,并迅速凝集沉降,提高脱水性能. 国外部分研究认为,冷冻速率对冷融法处理污泥的效果具有很大影响,较低的冷冻速率下形成的柱状冰晶比较高冷冻速率下形成的枝状冰晶更能提高污泥的脱水性能. 本实验 0℃条件下,原泥和投加 CPAM 均较 - 15℃ 对污泥处理效果好,符合上述观点,但FeCl 3 /CaO、酸处理条件下的泥样在 0℃和 -15℃的脱水效果均没有明显差别,投加 CTAC 反而能进一步提高污泥脱水程度. 这可能是由于 FeCl 3 /CaO、酸处理、CTAC 在冷冻前能较大程度地改变污泥表面结构和絮体形态,从而使不同冷冻速率下冰晶的生长不致于降低污泥的脱水效果.