有機高分子絮凝劑動態絮凝的模擬研究

錢 青，盧彥俊，陳一琳

（上海市離心機械研究所有限公司，上海 200000）

1 引言

臥螺離心機因其分離效果好、自動化程度高等特點，廣泛應用于市政、工業污水廠的污泥脫水工藝。由于污泥的固體顆粒一般很細小，常常帶負電荷，能夠形成一種穩定的膠體懸浮液［1］，為了提高污泥脫水效果，需對污泥進行預處理，目前普遍采用的方法為投加絮凝劑的化學調理方法，細小的污泥顆粒通過絮凝后形成較大顆粒，從而便于離心分離。

在臥螺離心機實際運行過程中，會產生很高的剪切力，最大時為2 500～3 000倍重力加速度，將絮凝好的顆粒攪碎。實驗室污泥絮凝實驗時，通過對絮凝體沉降速度和上清液澄清度的考察，可衡量絮凝效果的好壞，由于實驗是靜態的過程，絮凝體耐受高剪切力的性能容易被忽略，待到上機實驗時篩選合適的絮凝劑，往往會消耗大量的時間和資源。因此采用模擬高剪切力環境的方法，進行動態絮凝，以便更加準確地選擇適合的絮凝劑與預測用量。

2 材料與方法

2.1 實驗方法

通過控制攪拌速度來模擬高剪切力的環境，攪拌速度會影響絮凝效果，速度過快，會將大膠體或絮體攪碎，同時高分子絮凝劑在高剪切作用下極易斷鏈，造成降解失效。一般攪拌速度以40～80r／min為宜，不要超過100r／min［2］。由于各種文獻資料表述的最大攪拌速度不盡相同，攪拌直徑也未說明，故以線速度表示，采用兩種實驗方法，將污泥高速攪拌，再投加絮凝劑，通過對絮凝體沉降效果的考察，判斷絮凝劑耐受高剪切力的程度；小試模擬后，進行中試模擬，采用上海市離心機械研究所有限公司研發的專利裝置模擬臥螺離心機內部流動狀態。

2.2 實驗儀器與試劑

儀器為恒速攪拌器S312－40，轉速60～1 300 r／min，攪拌器最大直徑48mm，數字顯示轉速；試劑為聚丙烯酰胺絮凝劑（PAM），陽離子、陰離子各兩種，相對分子量分別800萬和1 200萬；樣品為二沉池污泥，取自上海長橋污水處理廠，污泥濃度3%（m／m）。

2.3 實驗數據

2.3.1 小樣實驗

將PAM絮凝劑配成0.1%濃度的溶液備用。取200m L污泥，加入絮凝劑至獲得良好的絮凝效果，留作對比樣，觀察并記錄絮凝體大小、絮凝劑用量；將物料在高速下攪拌，轉速分為5檔：400、600、800、1 000、1 200r／min，分別對應線速度為 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m／s，加入絮凝劑絮凝，攪拌10s后倒入量筒，測定污泥沉降比（SV），計算污泥指數（SVI）。實驗數據見圖1，實驗顯示動態絮凝時的絮凝體要比靜態小許多，陰離子絮凝劑在高速攪拌下容易被打散，污泥回到原有狀態，沉降性能差；陽離子絮凝劑相對比較穩定，絮凝體比陰離子大些，分子量高的絮凝劑沉降性能好些。

圖1 小樣實驗數據

2.3.2 中試實驗

實驗裝置如圖2所示，進泥量1.0m3／h，線速度8.0m／s，采用陽離子絮凝劑進行實驗。實驗步驟：進泥同時投加絮凝，從取樣口取樣測定SVI值，調節絮凝劑的量直至SVI值達到小樣實驗時的水平，記錄絮凝劑的用量。陽離子1 200萬分子量用量為靜態時的1.5倍，800萬分子量為1.9倍。

圖2 模擬臥螺離心機內部流動裝置

3 結語

小樣實驗表明：陽離子絮凝劑相比陰離子抗高剪切力的性能強，絮凝效果也更好，因此市政污泥采用陽離子絮凝劑更好些，相對分子量高的絮凝劑用量少些，而動態中試時的用量基本是靜態實驗時的1.5～2.0倍。

［1］劉 超.城鎮污水污泥處理過程中絮凝劑的選用［J］.水處理工程與設備，2009，11（3）：11～14.

［2］徐曉軍.化學絮凝劑作用原理［M］.北京：科學出版社，2005.