降低河涌污泥含水率的快速調(diào)理工藝

陳木蓮　梁劍清　梁斌昊　范金英　周書(shū)政　林潔麗

關(guān)鍵詞：河涌污泥;含水率;濁度;泥層厚度;調(diào)理

河涌污泥有很多粒徑范圍廣且來(lái)源不明的顆粒，但可近似地看成膠體，經(jīng)稀釋后加入類(lèi)似電解質(zhì)的調(diào)理劑[1]，能使其凝聚而實(shí)現(xiàn)固液分離。膠體微粒間有范德華引力和靜電斥力，電解質(zhì)會(huì)改變顆粒表面電荷性質(zhì)，破壞力的平衡，產(chǎn)生凝聚。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選擇合適的電解質(zhì)（包括混凝劑和絮凝劑），可以實(shí)現(xiàn)凝聚的最大效果，提高固液分離率，降低含水率。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料主要有河涌污泥和調(diào)理劑。河涌污泥取自佛山市順德區(qū)陳村鎮(zhèn)某村的河涌，實(shí)驗(yàn)前與水按1∶5的體積比配制成泥水液。調(diào)理劑從河南省永坤水處理材料有限公司購(gòu)入，均為L(zhǎng)R實(shí)驗(yàn)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(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）和陰離子聚丙烯酰胺（APAM）2種絮凝劑。實(shí)驗(yàn)儀器主要包括磁力加熱攪拌器、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子天平、便攜式淤泥濃度計(jì)（740，英國(guó)Partech儀器廠）等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

將3種固體混凝劑、兩種絮凝劑分別按1.00%、0.10%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別配制成溶液。取等量泥水液，分別加不同用量的單一調(diào)理劑，通過(guò)控制相同的沉降時(shí)間，測(cè)試上層清液的濁度，將下層泥漿通過(guò)纖毛濾布用同等力量擠壓，再?gòu)亩鄠€(gè)地方取擠壓后的泥餅，至少取5個(gè)樣品測(cè)量含水率，取平均值為終值。通過(guò)比較濁度、泥層厚度、拿捏度（相對(duì)未添加時(shí)）和含水率4個(gè)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(jìn)行調(diào)理實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在未添加任何調(diào)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(shè)其拿捏度為100.00%。給100 mL的泥水液?jiǎn)为?dú)添加不同量的混凝劑溶液，結(jié)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(chǎn)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(diào)理后泥的含水率均低于70.00%，最低時(shí)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(shí)，對(duì)應(yīng)的濁度值相對(duì)其他用量情況都較高，當(dāng)PAC和FC超過(guò)最佳量后，濁度降低許多，說(shuō)明其吸附泥水液懸浮物的能力迅速加強(qiáng)。當(dāng)PSAF用量較少時(shí)，濁度較低，在18 mL時(shí)開(kāi)始變高。泥層厚度變化趨勢(shì)基本是隨著添加量增加而增加，PSAF和PAC的變化比較明顯，F(xiàn)C的變化不大，比較穩(wěn)定，說(shuō)明其水解后的膠體Fe（OH）3吸附顆粒后凝聚物體積變化對(duì)其量不敏感。在擠壓泥餅的拿捏程度方面，F(xiàn)C最容易，較難捏的是PSAF，最難捏的是PAC，后者有時(shí)出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象[2]。因此，PAC效果較差，而FC的含水率較PSAF沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，但濁度、泥層、拿捏度都比PSAF好。

向100 mL的泥水液?jiǎn)为?dú)添加不同量的絮凝劑溶液，基本不影響pH，其他數(shù)據(jù)如表2所示。CPAM調(diào)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(shí)，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(zhǎng)2倍，說(shuō)明此時(shí)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(shí)對(duì)應(yīng)的用量分別是CPAM 20mL、APAM 30mL。

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

為了進(jìn)一步降低含水率，向100 mL的泥水液復(fù)合添加FC和CPAM。Ⅰ表示先加FC、再加CPAM，Ⅱ表示順序相反，發(fā)現(xiàn)pH都變小，Ⅰ時(shí)pH約為4，Ⅱ時(shí)pH約為2，說(shuō)明CPAM會(huì)加速FC的水解，導(dǎo)致混合體系更酸。表3是不同量和不同順序的調(diào)理結(jié)果，比單一調(diào)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?yàn)橄燃覨C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(shí)，出現(xiàn)的絮狀物粒徑過(guò)大，會(huì)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(duì)于復(fù)合使用方案，建議FC添加量接近單一使用時(shí)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(diào)理劑的成本。

2 結(jié)語(yǔ)

對(duì)混合的泥水液、混凝劑和絮凝劑溶液作單一調(diào)理時(shí)，添加調(diào)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(fù)合調(diào)理時(shí)，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。