污泥脱水的絮凝机理VIP

浅谈污泥脱水中的凝聚机理摘要：在环保疏浚手段中，使用絮凝剂显着加快了污泥的脱水速度，提高了疏浚效率。 本文重点阐述了污泥不同水分的逃逸方法和使用絮凝剂脱水的絮凝机理。关键词：污泥脱水絮凝剂的凝聚机理近年来，中国一直重视河湖污泥的管理，但由于疏浚污泥堆积面积大、干燥速度慢、环境污染等问题，需要找到新的处理技术。 经过研究试验，目前新的污泥硬化新工艺用絮凝剂处理污泥，用土工管袋提高过滤效果。 该方法提高污泥脱水效率，避免二次污染，具有显着的环境保护、经济效果。1污泥的性质及其水分的存在形态1.1污泥的性质污泥成分复杂，异性大，组成絮凝物是水中悬浮固体以不同方式胶凝，结构松散，形状不规则，高度不均匀，比表面积和气孔率极高，具有分形结构，外观上具有绒毛般的分支和网状结构，是稳定存在的胶体类1.2污泥中水分存在的形式污泥中含有的水分的形态根据文献而不同，如图1所示，可以考虑表面吸附水、间隙水、毛细管耦合水、内部耦合水这4种。图1污泥中水分的存在形态毛细结合水和内部结合水的含量不高，仅占污泥中总含水量的10%左右。 因此，表面吸附水和间隙水成为污泥脱水的主要对象。2污泥脱水的方法2.1浓缩脱水浓缩脱水主要是去除污泥间隙水，缩小污泥体积的方法，通常使用重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩等。2.2絮凝剂脱水由于存在浓缩脱水需要时间、占地面积大等缺点，所以仅靠浓缩脱水往往不能满足工序的要求。 为了提高脱水效率，需要烹调污泥。 在实际生产中以添加絮凝剂的化学烹饪法为主。 絮凝剂去除主要是在表面吸附水。常用的絮凝剂主要分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。 无机絮凝剂常用的铁系絮凝剂(及其聚合物)和铝系聚合物(及其聚合物)。 常用的有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠.三锁定机构3.1无机絮凝剂3.1.1无机盐类絮凝剂无机盐类絮凝剂主要是与电解质化合物的电离作用生成的带电离子具有相反电荷的胶体粒子电中和，破坏胶体体系的稳定性，促进胶体粒子的凝聚沉降。 主要作用形态为自发水解物和初聚合物、低聚物和凝胶沉淀物。 但是，在实际生产过程中，多数情况下需要添加高浓度的无机盐类凝集剂，以获得满意的出水效果，因此有必要对无机盐类凝集剂进行改性。3.1.2无机高分子絮凝剂1960年代，出现了聚氯化铝(PAC )、聚硫酸铁(PFS )等无机高分子凝聚剂。 PAC、PFS均用其水解物电中和带电胶体粒子，脱稳定，吸附交联和粘着卷，扫除，生成粗粒絮凝物并除去。无机高分子凝集剂与无机盐类凝集剂相比，凝集性能通常提高23倍。 这是因为无机高分子絮凝剂具有相对的形态稳定性，投入处理后的污泥中，就直接吸附在胶体粒子表面上，发挥强的电中和和交联粘合作用。其具体凝聚机理如图2所示.(1)污泥胶体粒子表面发生结合位吸附。(2)吸附进行电中和。(3)胶粒之间交联凝聚。图2无机高分子絮凝剂的凝聚机理模型表面发生结合部位的吸附电中和交联凝聚虽然无机高分子絮凝剂比无机盐类絮凝剂性能有所提高，但分子量和凝聚交联能力仍比有机高分子絮凝剂有很大差异。3.2有机絮凝剂有机高分子絮凝剂添加到要处理的污泥中，就能迅速引起凝聚，其凝聚性能不能用无机絮凝剂来实现。 有机高分子的凝聚机理主要分为电中和作用和高分子吸附交联作用两种。 在污泥脱水处理中阳离子聚丙烯酰胺(CPAM )应用最广泛，重点介绍了其凝聚机理。3.2.1电中和作用CPAM带正电荷，污泥胶体颗粒带负电荷，两者之间产生强的定量吸附作用。 电荷被中和后，污泥系统变得不稳定，胶体粒子开始凝聚，沉降加速。 但是，CPAM的电中和作用的凝聚效果有限，因此无法得到满意的脱水效果。3.2.2吸附交联作用与无机高分子絮凝剂一样，添加CPAM后，首先吸附在污泥胶体粒子表面。 最初，如果CPAM的浓度低，则吸附在胶体粒子表面的高子链有可能同时吸附在其他粒子的表面，是用这种“交联”方式将两个以上的胶体粒子连接起来引起凝聚，引起高分子凝聚作用的“交联”机制。在结构上，交联的必要条件是胶粒上存在空白表面。 溶液中的高分子浓度大时，胶体粒子的表面被吸附的有机高分子物质复盖，胶体粒子不会因交联而凝聚，相反，高分子物质发挥稳定地保护胶体粒子的作用。 这是凝集剂的凝集效果随着添加量的增加而上升后降低的原因，表示存在最佳的凝集剂添加浓度(多不到1mg/L )。从能量方面的分析来看，交联的必要条件是凝聚剂必须超过胶体粒子间的相互作用能。 DLVO理论表明，胶体粒子之间存在吸引力(范德华引力)和排斥力(静电排斥力)两个方向的相反力，两个力为胶体粒子间距离的函数，共同作用的结果显示，相互作用能为胶体粒子间距离的函数式中：胶体粒子间的相互作用能量r为橡胶粒半径、cm； d为水的介电常数u为吸附层与扩散层的界面处的电位离子云的厚度，cm h为粒子间的最短距离，a为范德瓦尔斯常数。污泥粒子用CPAM交联时，CPAM必须超过胶体粒子间的双电层的排斥作用的范围，也就是说，在CPAM超过胶体粒子间的相互作用的能量的情况下可以交联，原理如图3所示，虚线表示扩散层的范围。图3高分子交联凝聚机构由图3可知，在低离子强度下，静电排斥力阻碍了交联的发生。 为了改善这种情况，需要从外部供给能量，强制使胶体粒子运动，提高碰撞的概率。 最直接有效的方法是机械搅拌加入药剂的系统，施加适当的剪断力。公式中：粒子密度单位时间单位体积水中工作水的运动粘性系数是粒子的半径。根据以上的公式，如果对污泥水施加剪切力，则各个粒子的动能与粒径的5次方成比例，因此通过剪切，粒径大的粒子的动能变大，粒径小的粒子的动能变小，因此在粒子间产生速度梯度，粒子碰撞的概率变高。 另外，机械搅拌可以在污泥层中对形成的絮凝物进行摩擦和压缩作用，有利于形成致密的粒子群。另外湛含辉等人通过实验得到了剪切时间对絮凝效果的影响：强剪切后进行的弱剪切时间越长，污泥水沉降效果越好； 弱剪切转速越大，污泥水沉降效果越好，但不要太大，避免絮凝物的破坏。根据以上情况，根据凝聚机制，凝聚效果主要由(1)电中和作用和吸附交联的能力，这是由凝聚剂本身的性质决定的。 (2)污泥粒子的碰撞概率。4结论为了进一步降低污泥的含水率，可以从以下两个方面来考虑另一方面，选择更合适的凝集剂或凝集剂的组合，找到最合适的浓度。 合成高分子絮凝剂具有使用量少、效率高的特征，但价格高。 聚合单体残留会成为二次污染的原因。 研究