（环境工程专业论文）给水气浮工艺浮渣脱水性能试验研究.pdf

ab s t r a c t ab s t r a c t wi t h t h e i n c r e a s i n g l y p o l l u t i n g o f w a t e r s o u r c e s a n d c o n t i n u o u s l y e n h a n c i n g o f w a t e r s t a n d a r d s , m o s t w a t e r w o r k s h a v e t o m o d i f y山e c o n v e n t i o n a l t r e a t me n t p r o c e s s e s t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f s a f e w a t e r s u p p l y . i n t h e n o r t h o f c h i n a , m o s t w a t e r i s p o l l u t e d b y m i c r o - o r g a n i c c o m p o u n d s , a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e w a t e r a r e l o w t u r b i d i t y a n d h i g h a m o u n t s o f a l g a e . t h e c o n v e n t i o n a l t r e a t m e n t p r o c e s s e s c o u l d n t m e e t t h e n e e d o f s a f e w a t e r s u p p l y , b u t t h e d i s s o l v e d a i r fl o a t a t i o n ( d a f ) i s s u i t f o r t h e t r e a t m e n t o f t h i s k i n d o f w a t e r , s o t h e d a f i s u s e d t o t a k e t h e p l a c e o f t h e c o n v e n t i o n a l s e d i m e n t a t i o n p r o c e s s . a lt h o u g h t h e w a t e r c o n t e n t o f s c u m i s m u c h l o w e r t h a n t h a t o f t h e s e d i m e n t a t i o n s l u d g e , t h e w a t e r c o n t e n t o f s c u m i s s t i l l a b o v e 9 5 %. mo r e o v e r , w i t h t h e w i d e l y a p p l i c a t i o n o f t h e d a f , t h e p r o d u c ti o n o f s c u m w i l l b e g re a t l y i n c re a s e , s o i t i s n e e d t o d e w a t e r t h e s c u m f o r r e d u c i n g t h e v o l u m e o f i t a n d m a k i n g i t e a s y t o t h e f in a l t r e a t m e n t . t h e p r o d u c t i o n , e l e m e n t , c h a r a c t e r i s t i c s a n d d e w a t e r in g p r o p e r t i e s o f s c u m fr o m w a t e r w o r k s a r e r e s e a r c h e d b y t h i s p a p e r . t h e re s u lt s h a v e s h o w n t h a t t h e r a t i o o f t h e r a w w a t e r s t u r b i d i t y ( n t u ) a n d s s ( m g / l ) i s b e t w e e n 1 : 1 . 0 a n d 1 : 1 .9 , a v e r a g e o f 1 : 1 . 8 , a n d t h e c a l c u l a t i n g f o r m u l a o f s c u m p r o d u c t i o n i s p r o p o s e d f o r t h i s w a t e r w o r k s . t h e a v e r a g e w a t e r c o n t e n t o f s c u m i s 9 6 %, a n d t h e a v e r a g e g a s c o n t e n t o f s c u m i s 3 . 9 %. e x c e p t f o r t h e re s i d u a o f t h e f e c 1 3 -f e 2 0 3 1 t h e ma i n e l e m e n t o f s c u m a r e s i 0 2 , c a o , a 1 2 0 3 , mg o a n d z n o . t h e v o l u m e o f s c u m h a s g o o d r e l a t i o n s h i p wi t h t h e w a t e r c o n t e n t a n d g a s c o n t e n t . t h e p a r ti c l e s iz e o f s c u m i s b e t w e e n o g m a n d 4 0 v m , b e l o n g i n g t o t h e s l u d g e o f b a d d e w a t e r i n g p r o p e rt i e s . c o n d i t i o n i n g t h e s c u m w i t h fl o c c u l a n t s , t h e n m e a s u r i n g t h e s p e c i f i c r e s i s t a n c e o f i t , t h e d e w a t e r i n g e ff e c t s o f c a t i o n i c p o l y a c ry l a m i d e ( p a m) a n d p o l y d i m e t h y l d i a l l y la m m o n i u m c h l o r i d e ( h c a ) a r e b e t t e r t h a n t h a t o f t h e a n i o n i c a n d n o n - i o n i c p am. t h e f o u r fl o c c u l a n t s a l l c a n i m p r o v e t h e c e n t r i f u g a l d e w a t e r i n g p r o p e r t i e s o f t h e s c u m , a n d t h e d e w a t e r i n g e ff e c t s o f c a t i o n i c p am a n d h c a a r e b e t t e r t h a n t h a t o f t h e a n i o n i c a n d n o n - i o n i c p am. t h e d e w a t e r i n g e ff e c t s o f f e r r i c c h l o r i d e c o m b i n i n g w i t h a n io n ic a n d n o n - i o n i c p a m a r e b e t t e r t h a n t h a t o f t h e a n i o n i c a n d n o n - i o n i c p a m u s i n g s e p a r a t e l y . t h e c a t i o n i c ab s m c t p a m a n d h c a c a n r e m o v e m o r e m ic r o p a r t i c l e s a n d a l g a e i n t h e s u p e r n a t a n t o f t h e s c u m t h a n a n i o n i c a n d n o n - i o n i c p a m. t h e r o t a t 吨 s p e e d a n d c e n t r i f u g a l t i m e h a v e s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e d e w a t e r i n g e f f e c ts . t h e l o w 州 c a n i m p r o v e t h e c e n t r i f u g a l d e w a t e r i n g p r o p e r t i e s o f t h e s c u m , a n d t h e r e a re b e s t c o a g u l a t i o n c o n d i t i o n s f o r t h e f o u r fl o c c u l a n t s . o n t h e b e s t c o a g u l a t i o n c o n d i t i o n s , t h e a n i o n i c a n d n o n - i o n i c p a m n e e d h i g h e r m i x i n g a n d r e a c t i n g r o t a t i n g s p e e d a s w e l l a s l o n g e r m i x i n g a n d r e a c t i n g t i m e t h a n t h a t o f t h e c a t i o n i c p a m a n d h c a . t h e t r e a t m e n t o f f re e z e - t h a w c a n g r e a t l y i m p r o v e t h e d e w a t e r i n g p r o p e r t i e s o f t h e s c u m . k e y w o r d s : s c u m ; p r o d u c t i o n ; e l e m e n t ; c h a r a c t e r i s t i c s ; c o n d i t i o n i n g ; d e w a t e r i n g 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了 解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以赢利为目的的前 提下，学校可以 适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名: 1.了 年z 月， 日 不 7)t 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在 本授权书。 年解密后适用 指导教师签名: 冬 赢如 学位论文作者签名: 取4 4 1 解密时间: 年月日 内部 5 年 最长5 年，可少于5 年) 秘密*1 0 年 ( 最长1 0 年，可少于 1 0 年) 机密*2 0 年 ( 最长2 0 年，可少于2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下， 进行 研究工作所取得的成果。 除文中己经注明引用的内容外， 本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、 已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体， 均己在文中以明确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 日 八荆.1 学 位 论 文 作 者 签 名 : 不气 、 1-? 年 月 第一章绪论 第一章绪论 1 . 1给水厂污泥处理的意义 给水厂从江河、 湖泊及水库等地表水源取水，原水经过混凝、沉淀、过滤 和消毒等工艺，其中的杂质得以去除，从而生产出符合生活饮用水卫生标准的 饮用水。给水厂在生产大量饮用水的同时，也产生了大量的生产废水，这些废 水主 要来自 沉淀池或澄清池的 排泥水和滤池的反冲洗水川 . 在这里 我们统称这些 废水为给水厂的排泥水。排泥水中杂质的成份，因不同水源、不同季节及不同 的水处理工艺存在较大差别。一般来说，排泥水中含有大量的悬浮物，据资料 报道 z -4 l ， 铝盐混 凝的 排泥 水中 的 总固 体 含量 一 般 约在1 0 0 0 1 7 0 0 0 m g 1 l 之间， 其中总悬浮固体占 7 5 9 0 %，挥发性固体占2 0 3 5 %。生产废水中的生化需氧 量( b o d ) 相 对 较 低， 约为3 3 7 m g 1 l 左 右 5 1 近些年来，由于水源水受污染程度的日益加剧和水质标准的逐年提高，许 多给水厂不得不改进现有的处理工艺，以满足出水水质要求。现在，己 经有越 来越多的给水厂开始以混凝气浮法代替传统的混凝沉淀法，例如武汉东湖水厂、 苏州新加坡工业园区水厂、苏州吴县新水厂、秦皇岛海港水厂、潍坊眉村水厂 以及正 在建设中的天津芥园水厂6 1 气浮浮渣指的是原水经混凝气浮处理后产生的漂浮于水面上的絮状物质， 其 所含成份主要为原水中的悬浮物、胶体物质、有机物、微生物以及生产过程中 加入的 混凝药剂7 1 。 与 沉淀污泥相比 ， 其主要成份基本相同， 且都 属于给水厂污 泥，但是由于采用气浮法，浮渣中含有大量气体，孔隙较多，且由于气浮法本 身的浓缩作用，浮渣的含水率比沉淀污泥要低很多。不同地域，不同的原水水 源，不同的生产工艺和不同的操作管理水平，其给水厂污泥的性质存在较大差 异。一般来说，南方的给水厂原水由于含藻类、腐殖质较多，因此污泥中有机 物含量较北方水厂的污泥含量高，以水库水作水源水的给水厂污泥中有机物含 量也较河流水源的 给水厂污泥高 8 1 大量的给水厂污泥不经处理直接排入江河湖泊等水体， 成为水体的重要污染 源。例如，取滇池水作原水的昆明第三、五、六水厂及其它工矿企业自利用气 浮工艺 净化水， 每产1 0 0 0 t 净水， 要外排浮渣3 -5 m 3 ，也就是说，附 近滇 池的 供水 厂每天排入滇池的 浮渣量达0 . 1 万耐19 。 以 上海为例， 据粗 略统计， 九 十年 第一章绪论 代末，上海市自来水公司所属的十多家水厂，每年排入江河的污水约 7 5 0 0 x 1 少 扩， 悬 浮 物 就 约 达1 1 x 1 0 4 t f a ( 以 干固 体 计) ， 耗 氧有 机物以c o d s , 计算 达 6 x 1 0 4 t / a以 上 1 0 1 。 与 此同 时， 大量给水厂污泥的排放还会 淤积抬高 河床， 影 响江河的航运和行洪排涝能力。 给水厂在净水过程中产生的沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水，一般占整个 水厂总制水量的4 - 7 % 1 ， 如果直 接将其排放， 会造成大量的 水资源流失， 特 别是对于那些远距离取水以及高扬程取水的地区，还会造成更大的能源浪费。 我国是水资源紧缺的国家，水资源是制约国民经济可持续发展的重要物质条件。 搞好给水厂的污水和污泥处理，在改善水环境的同时，还可回收利用占给水厂 供水量 2 -4 %的水量，在一定程度上可缓解水资源紧缺的矛盾。给水厂排泥水 经过浓缩脱水后的干化污泥，若能合理筹划研究，进行经济有效的综合利用， 还能作为可贵的资源加以开发利用。 1 . 2 1 . 2 . 1 国内外给水厂污泥处理的发展概况 国外给水厂污泥处理的发展概况 发达国家对给水厂污泥处理的研究工作开展得较早，经过几十年的发展， 己拥有较系统、完整的给水厂污泥处理技术和相关的法律、法规，给水厂污泥 的处理设施也较为完善。 现在能够查阅到的最早的关于给水厂生产废水处理的公开发表文献发表在 1 9 4 7 年的j o u r. a w w a杂志上11 2 , 1 3 1 ， 它是美国 给水工程协会( a w w a ) 做的一个 关于“ 水厂滤池反冲废水、 沉淀池排泥水处理” 的一个调查和研究。 他们通过文献 综合、问卷调查和试验研究等多种方法对水厂废弃物处理的现状、污泥性质和 可能的处理方式进行了讨论。 直到上世纪六十年代末，国外对给水厂排泥水处理仍只是开展了一些小规 模的 研究 1 4 - 1 7 1 ， 研究内 容集中 在污泥性质、 污泥浓缩、 混凝剂回收 和石灰回收、 冷冻一 解冻污泥调理、给水厂污泥和污水厂污泥混合处理等问题上。当时污泥脱 水的主要方法是污泥塘和干化床，少数人开始了 真空过滤和离心机用于给水厂 污泥脱水技术的研究。 在欧 洲， 英 国 给 水 厂 排 泥 水 处 理 研 究 也 开 展 得 较 早。 y o u n g i s 在 他 的 文 章中 对早期英国给水厂的排泥水处理进行了总结，并列举了一些实例。到7 0 年代己 第一章绪论 有1 7 家给水厂采用板框压滤机进行机械脱水， 且另 有4 家正 在建设 【 1 9 1 在美国，上世纪4 0 年代就已经有少数水厂开始采用千化床、低地、千涸河 床、污泥塘等方式对给水厂排泥水进行处理。1 9 6 5年美国联邦水污染控制局颁 布了水质法案，将给水行业排放的废弃物同一般工业废弃物同等看待，授权各 州监督给水厂排泥水排放前的处理。1 9 7 2年，颁布水质法案的修正案，进一步 强 化污水、 包括给水厂排泥水的 排放 控制 14 1 日 本也于1 9 7 5 年6 月颁布了 水质污浊防止法 ， 规定设有沉淀池和滤池的 给水厂， 其排出的水必须经处理至符合水质排放标准， 从而在法律上规定了给水 厂必须进行污水处理和污泥处置。1 9 7 8年末，日本有关部门对世界各国己设置 污水和污泥处理系统的3 6 3 个给水厂中污泥的脱水方法进行了调查， 调查结果见 表 1 . 1 。从表中可知，当时污泥脱水处理方法，以天然干化和加压过滤用得最多 2 0 1 表1 . 1 世界各国3 6 3 个配有污水和污泥处理设施的 给水厂污泥脱水方法 ( 1 9 7 8 年) f 99 q l 万 m 3 / d 1 q 5 万 m 3 / d 5 q 1 0 万 m 3 / d 1 0 q 属于脱水性能较差的 污泥。 4 . 阳离子型p a m、阴离子型p a m、非离子型p a m, h c a 四种絮凝剂均能显 著降低浮渣比阻，改善浮渣的脱水性能。 但当阴离子型p a m投加量超过3 0 m g / l 后，浮渣的比阻开始反弹升高。 5 . 阳离子型p a m和h c a能够获得比阴离子型和非离子型p a m更好的脱水 效果。当阳离子型p a m和h c a的投加量分别为3 0 m g / l 和5 0 m g / l时，均可将 浮 渣的比 阻 从1800-100m/kg降 低至200-100m/kg. 第六章浮渣脱水 第六章浮渣脱水 6 . 1 引言 本次试验研究采用化学调理加离心脱水和冷冻一 解冻调理加离心脱水两种方 法进行。化学调理的絮凝剂采用有机高分子絮凝剂p a m和 h c a以及无机絮凝 剂f e c 1 3 . p a m是当今应用最为广泛的一种有机高分子絮凝剂， 根据絮凝剂所带电荷， 可分为阳离子型、阴离子型和非离子型三大类。大部分阳离子型絮凝剂的电荷 密度接近1 0 0 %， 但分 子量比 阴离子型和非 离子型的小。 n o v a k 等1 5 3 研究认为， 用于污泥调理的有机高分子絮凝剂，其分子量的大小比所带电荷类型及其密度 更重要。因此，一般认为，具有长分子链，高分子量的有机高分子絮凝剂用于 污泥调理更好。 h c a是一种以二甲基二烯丙基氯化钱为主体的阳离子型有机高分子聚合 物，它具有良好的水溶性，水溶液呈中性，在水溶液中电离后产生带正电荷的 季按盐类线型作用基团。 h c a除了具有一般高分子絮凝剂的架桥、 卷扫功能外， 还具有相当强的电中和能力。其絮凝机理是高分子阳离子基团与带负电荷的污 泥离子相吸引，降低及中和了胶体粒子的表面电荷，同时压缩了胶体扩散层而 使微粒凝聚 脱稳， 并 借 助了 高分子 链的 粘连架桥作用而产生絮凝沉降 5 4 1 6 . 2 有机高分子架凝剂对浮渣离心脱水效果的影晌 在5 0 0 m l 烧杯中 加入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入不同 投加量的四 种絮凝剂， 先以2 0 0 r p m快速搅拌3 0 s , 然后以5 0 r p m慢速搅拌2 m i n ， 最后以3 6 0 0 r p m离心 脱水 1 0 m i n ，上清液于6 5 0 m n 处测定透光率，浮渣测定含水率，结果如图6 . 1 , 6 . 2所示。 第六章浮渣脱水 1 0 0 9 5 一 今 一阳离子型p a m - f 阴离子型p a m - a .-非离子型p a m -) ( -hca 05050 98内071矛. 事哥嗽级 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 絮凝剂 投加;r . ( m g / l ) 图6 . 1 絮凝剂投加量对脱水效果的影响 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 絮凝剂投加量( m g / l ) 图6 . 2絮凝剂投加量对浮渣上清液的影响 从图6 . 1 中可以看到，经四种絮凝剂调理后，浮渣的脱水性能有了不同程度 的改善。 当阳 离子型 p a m的 投加量为1 0 0 m g / l 时， 经调理离心脱水后， 浮渣的 含 水率从最初的9 6 %降低至8 6 %， 极大地改善了浮渣的脱水性能。 这主要是通过电 中和压缩双电层与吸附架桥这两种机理作用的结果。阳离子型p a m带有正电荷 离子，与浮渣颗粒上的负电荷相互吸引并中和，使电荷减小，从而斥力降低并 在范德华力的作用下克服污泥颗粒表面电荷的斥力而凝聚。与此同时，浮渣中 的离子浓度增加，通过正负电荷的静电引力，使离子迅速靠近，压缩双电层厚 度5 18 1 。而吸附架桥作用是利用p a m的长分子链结构， 在污泥颗粒间架桥形成一 种多孔、稳定且粒径更大的污泥颗粒结构，并且让原有的污泥颗粒稳定在这种 结构之中。这种大絮体之间的间隙比原来的污泥颗粒之间的间隙要大的多，由 其形成的滤饼的毛细孔孔径也大的多，从而水份更容易通过，污泥的脱水性能 得 到 提 高 150 ) 阴离子型p a m改善浮渣脱水性能则主要通过吸附架桥作用。 由图6 . 1 可见， 随 着阴离子型p a m投加量的增大， 浮渣含水率先降低， 当 投加量为3 0 m g / l 时， 浮渣含水率降低至最低点 8 9 %，之后，开始反弹升高。分析原因，这可能是由 于阴离子型p a m分子量很高，所以当投加量过大时，一方面，高分子链与污泥 颗粒发生吸附架桥形成的污泥絮体更密实 5 1 ， 另一方面， 过量的p a m将停留在 液相中， 从而导致滤液粘度的增加 5 5 ， 这两点使得水份不易穿 透泥饼，导 致浮 渣脱水性能变差。因此，阴离子型p a m的投加量不宜过高，本试验最佳投加量 为3 0 m g / l o 非离子型p a m改善浮渣脱水性能的机理主要为吸附架桥作用。当投加量增 第六章浮渣脱水 加到3 0 m g / l 以 后， 浮 渣含水率降 低至8 8 % 左右，并 基本趋于稳定。 h c a 改善浮渣脱水性能的机理主要为电中和压缩双电层与吸附架桥这两种 作用。当 h c a 投加量 增加到1 0 0 m g / l 时， 浮渣含水率降 低至8 7 . 5 % ， 继续增加投 药量，浮渣含水率变化甚微。 上清液的清澈程度也是衡量浮渣脱水效果好坏的一个重要参数，本次试验 用上清液在6 5 0 n m 处的透光率来反映其清澈程度。由于试验期间为高温高藻期， 浮渣上清液的浊度主要是由藻类和一些细微颗粒引起的。从四种絮凝剂对上清 液中藻类和细微颗粒的去除效果来看，阳离子型p a m和h c a 明显优于阴离子型 和非离子型p a m。这与带阳离子的絮凝剂通过中和藻类和细微颗粒表面的负电 荷，压缩双电层使其脱稳的理论是一致的。当阳离子型p a m和h c a 的投加量达 到3 0 m g / l 时，上清液透光率己 达9 5 %以上，而此时经阴离子型和非离子型p a m 调理的浮渣上清液透光率在i i i % 左右。 6 . 3 离心转速对浮渣脱水效果的影晌 在5 0 0 m l 烧杯中 加入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入3 3 m g / l 的四种絮凝剂， 先以 2 0 0 r p m 快速搅拌3 0 s ， 然后以 5 0 r p m 慢速搅拌2 m i n ，最后以不同 转速离心脱水 l o m i n ， 上清液于6 5 0 n m 处测定透光率， 浮渣测定含水率， 结果如图6 .3 , 6 .4 所示。 9 1 -一 一 一 一 - - - -1 0 0 r- 一 一 - - 一 一 - - - o 8 求荃来级 o甘 8 承哥节如 - ，非离子型p a m -x hca 8 7 2 0 0 03 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 离心转速( r p m) 图6 . 3离心转速对脱水效果的影响 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 图 6 . 4 离l l 11s朔蜻w 液的形 响 从图 6 .3 可以看到，随着转速的增大，经四种絮凝剂调理后的浮渣含水率虽 然有一定的波动，但是总体趋势均为持续下降。离心转速从2 4 0 0 r p m 增加到 4 8 0 0 r p m ， 经阳离子型 p a m、 阴离子型p a m、 非离子型p a m, h c a 调理离心脱水 第六章 浮渣脱水 后的 浮渣 含水率分别 下降了 2 .2 %, 2 . 3 % , 2 .0 % , 1 .9 % 0 从图6 .4 所示的透光率来看，随着转速的增大，经四种絮凝剂调理的浮渣上 清液透光率都呈升高趋势，说明离心力对上清液中藻类和细微颗粒的去除效果 有显著影响。同时可以看到，阳离子型p a m和h c a 对上清液中藻类和细微颗粒 的去除效果明显优于阴离子型和非离子型p a m， 这与前文的分析结果是一致的。 6 .4 离心时间对浮渣脱水效果的影晌 在5 0 0 m l 烧杯中 加 入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入3 3 m g f l 的四 种絮凝剂， 先以 2 0 0 r p m 快速搅拌3 0 s ， 然后以 5 帅m 慢速搅拌2 m i n ， 最后以 3 6 0 0 r p m 离心不同时间， 上清液于6 5 0 n m 处测定透光率，浮渣测定含水率，结果如图6 . 5 , 6 .6 所示。 1 0 0 j，.决u 99 0 8 岁爷叙级 ou口uo 承哥节尔 一 今 一阳离子型p a m 一 . -阴离子型p a m ， -非离子型p a m -并一hca 88舫 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 离心时间( m i n ) 图65离心时间对脱水效果的影响 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 图 6 .6 离 ，i*16 0 1 0 1 扮 翻 李 .清 液 的 影 响 从图 6 . 5 可以看到，随着离心时间的延长，经四种絮凝剂调理后的浮渣含水 率虽然有一定的波动，但是总体趋势均为持续下降。离心时间从5 m i n 延长到 2 5 min ， 经阳离子型p a m、阴离子型p a m、非离子型p a m, h c a 调理离心脱水后 的浮渣含水率分别下降了1 .9 %, 3 .4 % , 2 .5 %, 1 . 8 %e 从图6 . 6 所示的透光率来看，随着离心时间的延长，经四种絮凝剂调理的浮 渣上清液透光率都呈升高趋势，说明离心时间对上清液中藻类和细微颗粒的去 除效果有显著影响。同时可以看到，阳离子型p a m和h c a 对上清液中藻类和细 微颗粒的去除效果明显优于阴离子型和非离子型p a m，这与前文的分析结果是 一致的。 第六章浮渣脱水 6 . 5 6 . 5 . 1 絮凝剂调理最佳条件的确定 p h 对絮凝剂脱水效果的影响 在5 0 0 m l 烧杯中加入3 0 0 m l 浮渣样品，用酸碱将浮渣调节到不同 p h 值，然 后分别加入3 3 m g / l 的四种絮凝剂， 先以 2 0 帅m 快速搅拌3 0 s ,然后以 5 帅m 慢速 搅拌 2 m i n ，最后以 3 6 0 0 r p m 离心脱水l o m i n ， 上清液于6 5 0 m n 处测定 透光率， 浮 渣测定含水率，结果如图6 .7 , 6 . 8 所示。 1 0 0 9 0 929088 80706050 承哥兴蝴 b68482 萝斧书如 b07876 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 0 2 p h 图 6 . 7 p h 对絮 凝剂 脱水效果的影响 图 6 . 8 p h 对浮渣上清液的影响 从图 6 .7 可以 看到， 随着p h 的 升高， 经四 种絮凝剂调理离心脱水后的 浮渣含 水率均呈现上升趋势， 说明 p h 越低， 对絮凝剂的调理离心脱水越有利。 原因可 能是 低p h 条件下， 浮渣中 增多， 对于带负电 荷的浮渣颗粒来说， 起到了 显著 的电 中 和及压缩双电 层作用， 从而使浮 渣颗粒凝聚， 更易 脱水19 1 。 此外， 从试验 现象来看， p h 较低时， 浮渣颗粒变得非常细腻，这可能是酸性条件导致絮体结 构发 生变化，使浮 渣内 部间 隙水被 释放变成自 由 水， 浮渣可 脱水程度提高 5 6 1 上海市政工程设计研究院曾对上海杨树浦水厂和月浦水厂的沉淀池排泥水 进行 过酸处理试验 研究。 认为p h 值的 降 低， 易使污泥中的铝盐不断 溶入 水体中， 污泥的沉降性能有较大程度的改善，污泥颗粒变得细小，絮状物减少，甚至没 有。 特别是 p h 值降至2 - 3 时， 污泥中悬浮固体的含量显著减少。 加酸调节法一般都同混凝剂再生回用工艺相伴存在，适用于原水浊度低， 污泥成份中金属氢氧化物含量很高的排泥水处理。这种污泥由于含有很多的亲 水性氢氧化物，很难浓缩和脱水。向经过适当 浓缩的污泥中投加h 2 s o 4 或h c i , 调节p h 至2 -3 之间， 可以使金属氢氧化物溶解。然后将加酸后的泥水进行浓缩 第六章浮渣脱水 和脱水处理，分离水用于混凝剂回收，泥饼则进一步处置。经酸处理的污泥脱 水性能有很大改善，同时污泥量大大减少，且能获得回收的 混凝剂7 5 1 , 1 从不同 p h 条件下四 种絮凝剂调理离心脱水后上清液的透光率来看，都经历 了一个先上升后下降的 过 程， 分析原因， 可能是 低p h 条 件下， 浮渣中 h , 过量， 导致藻类和细微颗粒脱 稳凝聚后再稳，当 p h 升高 时，避免了 再稳现象， 去除效 果良 好， 而高 p h 条 件下， 浮渣中 o h 增多， 电中 和及压缩双电 层作用变弱， 去除 效果变差。 6 . 5 .2 混合转速对絮凝剂脱水效果的影响 在5 0 0 m l 烧杯中加入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入3 3 m g 1 l 的四种絮凝剂， 先以 不同转速快速搅拌3 0 s ， 然后以 5 0 r p m 慢速搅拌2 m i n ， 最后以 3 6 0 0 r p m 离心脱水 1 0 m i n ，上清液于6 5 0 n m 处测定透光率，浮渣测定含水率，结果如图6 .9 , 6 . 1 0 所 尔 。 1 0 0 9 0 汽uo b7 二 。 e- 50 - 一 - 占 一 - 一 一一 阳离子型p a m 阴离子型p a m 非离子型p a m hca 承斧嗽级 9190898887 宇臀书如 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 混合转 速( r p m ) 图6 . 9 混合转速对絮凝剂脱水效果的影响 混合转 图6 . 1 0混合转速对浮 速( r p m) 渣上清液的影响 随着混合转速的增大，经阳离子型p a m和h c a 调理离心脱水后的浮渣含水 率都先经历了一个下降的阶段，之后出现了反弹升高，而经阴离子型和非离子 型p a m调理离心脱水后的浮渣含水率虽然出现了 一定的波动，但总体上为下降 趋势。分析原因，可能是由于阳离子型p a m和h c a 分子量小，分子链短，在较 低的转速下就可以达到均匀混合，转速过大时则会将最初形成的大块絮体打碎， 降低脱水效果，而阴离子型和非离子型p a m分子量大，分子链长，需要较高的 转速才能均匀混合。 随着混合转速的增大，经阳离子型、阴离子型和非离子型p a m调理离心脱 第六章浮渣脱水 水后的浮渣上清液透光率都呈现下降趋势，说明高转速会将最初形成的大块絮 体打碎， 所形成的细微颗粒降低了上清液的透光率。 而h c a 并未出现这种情况， 透光率一直保持稳定，分析原因，从试验现象来看，经h c a 调理的浮渣并未出 现大块絮体，这说明h c a 对浮渣脱水性能的改善主要不是通过吸附架桥作用， 而是通过电中和及压缩双电层作用来实现的，高转速并未通过将大块絮体打碎 而使上清液透光率降低。同时可以看到，阳离子型p a m 和h c a 对上清液中藻类 和细微颗粒的去除效果明显优于阴离子型和非离子型p a m，这与前文的分析结 果是一致的。 6 . 5 . 3 混合时间对絮凝剂脱水效果的影响 在5 0 0 m l 烧杯中加入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入3 3 m g / l 的四种絮凝剂， 先以 2 0 帅m 快速混合不同的时间， 然后以 5 0 r p m 慢速 搅拌 2 m i n ， 最后以 3 6 0 0 r p m 离心 脱水1 0 m i n . 6 . 1 2 所示。 9 1 r. 一 上清液于6 5 0 n m 处测定透光率，浮渣测定含水率，结果如图6 . 1 1 , 目目nl 00甘 月 8070 冰铸兴绷 90b988 6 7 子 8 6 i 主 8 5 - 罗铃荟水 阳离子型p a m 阴离子型p a m 非离子型p a m hca - 闷 卜 -6 阳离子型p a m f阴离子型p a m f， 非离子型p a m -) - hca 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 混合时间( s ) 图6 . 1 1 混合时间对架餐剂脱水效果的影响 5 0， 一-， 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 混合时间( s ) 图6 . 1 2摇合时间对浮渣上清液的彭响 随着混合时间的延长，经四种絮凝剂调理离心脱水后的浮渣含水率都先经 历了一个下降阶段，随后均出现了反弹和一定程度的波动。这说明对于四种絮 凝剂，都存在着一个最佳混合时间，超过这个时间，最初形成的大块絮体会被 不同程度的打碎，降低浮渣的脱水性能。 随着混合时间的延长，经过阳离子型、阴离子型和非离子型p a m调理离心 脱水后的浮渣上清液透光率都呈现下降趋势，之后趋于稳定，说明过长时间的 混合会打碎最初形成的大块絮体，而经h c a 调理离心脱水后的浮渣上清液透光 第六章浮渣脱水 率则呈现上升趋， 说明充分的混合有利于h c a 电中和及压缩双电层作用的发挥， 原因如前文所述。同时可以看到，阳离子型p a m和h c a 对上清液中藻类和细微 颗粒的去除效果明显优于阴离子型和非离子型p a m，这与前文的分析结果是一 致的。 6 . 5 .4 反应转速对絮凝剂脱水效果的影响 在5 0 0 m l 烧杯中 加入3 0 0 m l 浮渣样品， 分别加入3 3 m g / l 的四种絮凝剂， 先以 2 0 帅m 快速混合3 0 s ， 然后以 不同 转速慢速搅拌2 m i n ， 最后以 3 6 0 0 r p m 离心脱水 1 0 mi n ，上清液于6 5 0 m n 处测定透光率， 所示。 91 r 州 seeswe 一 -. 一 -一 一-一 -一一 一， 浮渣测定含水率，结果如图6 . 1 3 , 6 . 1 4 1 0 0 9 0 8070 余)哥嗽泪 0987 9888 承哥关水 6050 0阳离子型p a m 一 . 卜 . 阴离子型p a m f非离子型p a m -x hca b685 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 反) 仗 转速( r p m ) 图6 . 1 3反应转速对絮凝剂脱水效果的影响 0 2 0 4 0 6 0 反