降低河涌污泥含水率的快速調理工藝

陳木蓮　梁劍清　梁斌昊　范金英　周書政　林潔麗

關鍵詞：河涌污泥;含水率;濁度;泥層厚度;調理

河涌污泥有很多粒徑范圍廣且來源不明的顆粒，但可近似地看成膠體，經稀釋后加入類似電解質的調理劑[1]，能使其凝聚而實現固液分離。膠體微粒間有范德華引力和靜電斥力，電解質會改變顆粒表面電荷性質，破壞力的平衡，產生凝聚。通過實驗測試，選擇合適的電解質（包括混凝劑和絮凝劑），可以實現凝聚的最大效果，提高固液分離率，降低含水率。

1 實驗

1.1 材料和儀器

實驗材料主要有河涌污泥和調理劑。河涌污泥取自佛山市順德區陳村鎮某村的河涌，實驗前與水按1∶5的體積比配制成泥水液。調理劑從河南省永坤水處理材料有限公司購入，均為LR實驗純，包括聚合硅酸鋁鐵（PSAF）、聚合氯化鋁（PAC）和三氯化鐵（FC）3種混凝劑以及陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）和陰離子聚丙烯酰胺（APAM）2種絮凝劑。實驗儀器主要包括磁力加熱攪拌器、電熱鼓風干燥箱、電子天平、便攜式淤泥濃度計（740，英國Partech儀器廠）等。

1.2 實驗方案

將3種固體混凝劑、兩種絮凝劑分別按1.00%、0.10%的質量分數分別配制成溶液。取等量泥水液，分別加不同用量的單一調理劑，通過控制相同的沉降時間，測試上層清液的濁度，將下層泥漿通過纖毛濾布用同等力量擠壓，再從多個地方取擠壓后的泥餅，至少取5個樣品測量含水率，取平均值為終值。通過比較濁度、泥層厚度、拿捏度（相對未添加時）和含水率4個方面確定良好的混凝劑和絮凝劑，再將兩者按不同添加順序進行調理實驗。

1.3 實驗結果

在未添加任何調理劑的情況下，泥水液的pH為6.5，濁度為14.92 mg/L，含水率是75.60%，設其拿捏度為100.00%。給100 mL的泥水液單獨添加不同量的混凝劑溶液，結果如表1所示。3種混凝劑加入泥水液后，pH均有變化。FC因水解產生H+，影響最大，pH為4.3，而PSAF影響最小，pH為6.0，PAC使pH為5.4。調理后泥的含水率均低于70.00%，最低時用量分別為PSAF 18 mL、PAC 6 mL、FC 6 mL，含水率分別為60.87%、63.81%、61.37%，但此時，對應的濁度值相對其他用量情況都較高，當PAC和FC超過最佳量后，濁度降低許多，說明其吸附泥水液懸浮物的能力迅速加強。當PSAF用量較少時，濁度較低，在18 mL時開始變高。泥層厚度變化趨勢基本是隨著添加量增加而增加，PSAF和PAC的變化比較明顯，FC的變化不大，比較穩定，說明其水解后的膠體Fe（OH）3吸附顆粒后凝聚物體積變化對其量不敏感。在擠壓泥餅的拿捏程度方面，FC最容易，較難捏的是PSAF，最難捏的是PAC，后者有時出現跑泥現象[2]。因此，PAC效果較差，而FC的含水率較PSAF沒有明顯優勢，但濁度、泥層、拿捏度都比PSAF好。

向100 mL的泥水液單獨添加不同量的絮凝劑溶液，基本不影響pH，其他數據如表2所示。CPAM調理后的濁度明顯比APAM的效果好，比APAM的更容易拿捏，含水率也比APAM的低一些。同量時，各自泥層厚度相近，但增加到25 mL后，CPAM的泥層厚度突然增長2倍，說明此時絮狀物體積突然增大，反而不利于固液分離，含水率升高。含水率最低時對應的用量分別是CPAM 20mL、APAM 30mL。

比較表1和表2的含水率數據可以確定，泥水液中的顆粒大多數帶負電，因為FC水解后的Fe（OH）3帶正電，很容易吸附泥水液中的帶負電顆粒，使其固液分離，降低含水率。CPAM也更容易吸附帶負電顆粒，能解釋含水率比APAM的處理效果低的原因。

為了進一步降低含水率，向100 mL的泥水液復合添加FC和CPAM。Ⅰ表示先加FC、再加CPAM，Ⅱ表示順序相反，發現pH都變小，Ⅰ時pH約為4，Ⅱ時pH約為2，說明CPAM會加速FC的水解，導致混合體系更酸。表3是不同量和不同順序的調理結果，比單一調理劑處理的效果好，含水率最低是53.54%。I的濁度和含水率均比II的效果好，因為先加FC有利于聚集沉降較小粒徑的懸浮物，為后面絮凝提供有利條件。先加CPAM時，出現的絮狀物粒徑過大，會減小后加的FC與顆粒的接觸面積，降低效果。再比較其泥層厚度，Ⅰ和Ⅱ差別不大。因此，對于復合使用方案，建議FC添加量接近單一使用時最佳用量，CPAM添加5～10 mL，比單一使用的最佳量最低小1/2，降低調理劑的成本。

2 結語

對混合的泥水液、混凝劑和絮凝劑溶液作單一調理時，添加調理劑/泥水液的最佳容積比分別為PSAF 0.18、PAC 0.06、FC 0.06、CPAM 0.20、APAM 0.30。復合調理時，最佳容積比為FC 0.05、CPAM 0.10，比單一使用的效果好且成本低。