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聚合硫酸鐵在汙水處理方面效果怎麼樣↟↟╃│?

    釋出時間✘│✘•:2017年4月1日        【

城鎮汙水處理廠採用活性汙泥法處理汙水所產生的生化汙泥含水率高☁₪,體積龐大☁₪,不易於運輸╃·、貯存☁₪,同時含有細菌╃·、微生物╃·、寄生蟲╃·、懸浮物質和膠體物質以及較高含量的氮╃·、磷等元素和重金屬及有害化學物質☁₪,這些汙泥若得不到及時處理可產生二次汙染·↟▩•✘。我國對汙泥處理的費用已佔到汙水處理廠總執行費用的20%~50%☁₪,因此研究一種有效的汙泥脫水處理方法具有重要意義·↟▩•✘。目前☁₪,常採取的措施包括濃縮╃·、脫水╃·、穩定化╃·、幹化╃·、焚燒╃·、填埋等·↟▩•✘。處理方法的選擇取決於汙泥的含水率和較終處置方式☁₪,城市生活汙水處理廠產生的剩餘汙泥的含水率均在99%以上☁₪,如何降低汙泥的含水率☁₪,提高汙泥的脫水效能☁₪,在汙泥的處理處置過程中顯得至關重要·↟▩•✘。汙泥調理是汙泥處理處置的關鍵☁₪,透過調理可以改變汙泥的組織結構☁₪,減小汙泥的黏性☁₪,降低汙泥的比阻☁₪,從而達到改善汙泥脫水效能的目的·↟▩•✘。國內外對此做了多年的研究開發☁₪,希望在目前常用的調理劑調理汙泥的基礎上開發出具有高效質量和成本效益的調理藥劑☁₪,以代替在經濟╃·、質量和環境效益上都存在缺陷的傳統藥劑·↟▩•✘。筆者以汙水處理廠濃縮池出口的汙泥為研究物件☁₪,採用聚合硫酸鐵(聚鐵)作為無機調理劑對其進行調理☁₪,對汙泥的脫水效果進行研究☁₪,旨在為汙水處理廠的汙泥處理提供理論參考·↟▩•✘。

1材料與方法

1.1材料

汙泥取自某汙水處理廠濃縮池出口☁₪,曝氣池混合液取自曝氣池出口·↟▩•✘。原汙泥pH為7.5☁₪,沉降30min上清液的濁度為151NTU☁₪,汙泥比阻約為5.92×1014m/kg☁₪,屬難過濾汙泥·↟▩•✘。選用聚合硫酸鐵(聚鐵)作為無機調理劑·↟▩•✘。儀器裝置有六聯電動攪拌器(jj-4☁₪,國華電器有限公司)╃·、數字濁度儀╃·、PH計╃·、電熱鼓風乾燥箱╃·、電子分析天平╃·、真空泵╃·、自制汙泥抽濾裝置等·↟▩•✘。

1.2方法

取原汙泥於燒杯中☁₪,加入一定量的調理劑☁₪,室溫下先快速攪拌1min☁₪,然後慢速攪拌5min·↟▩•✘。將調理後的汙泥倒入抽濾裝置中靜置☁₪,抽濾至真空度破壞或濾出液基本不變停止抽濾☁₪,取出濾室中的汙泥☁₪,測定汙泥比阻及濁度·↟▩•✘。透過平行試驗比較調理劑的投加量╃·、濃度╃·、pH和攪拌強度對汙泥過濾脫水效能的影響·↟▩•✘。

2結果與分析

2.1聚合硫酸鐵投加量對汙泥脫水效能的影響

從圖1可以看出☁₪,隨著聚合硫酸鐵投加量的增加☁₪,比阻和濃度均隨之升高☁₪,當聚合硫酸鐵溶液的投加量為1mL時☁₪,汙泥比阻較小☁₪,比阻值為1.140×1014m/kg☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小☁₪,此時的脫水效能較佳·↟▩•✘。這是由於汙泥膠體顆粒帶有負電荷☁₪,聚合硫酸鐵屬於無機高價陽離子調理劑☁₪,起到電性中和的作用·↟▩•✘。當投加量小於1mL時☁₪,Fe3+的電性中和作用增強☁₪,隨著投加量的增加☁₪,汙泥比阻呈下降趨勢;當投加量超過1mL時☁₪,會因吸附電中和作用使絮體帶上反號電荷☁₪,出現反混凝☁₪,使得汙泥比阻增大☁₪,汙泥比阻呈上升趨勢·↟▩•✘。 圖1 不同聚合硫酸鐵投加量對汙泥脫水效能的影響

2.2聚合硫酸鐵濃度對汙泥脫水效能的影響

從圖2可以看出☁₪,聚合硫酸鐵濃度為6%時☁₪,汙泥比阻較小☁₪,為1.838xl014m/kg☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小☁₪,此時汙泥的脫水效能較好·↟▩•✘。在相同聚合硫酸鐵溶液投加量下☁₪,聚合硫酸鐵濃度小於6%時☁₪,汙泥的比阻隨濃度的增加而降低;當濃度大於6%時☁₪,汙泥的比阻值隨濃度的增加而升高·↟▩•✘。這是由於不同濃度的聚合硫酸鐵溶液因硫酸鐵聚合物長鏈分子的伸展不同導致脫水效果不同·↟▩•✘。濃度較低時☁₪,部分聚合硫酸鐵長鏈在水中可能會分解成短鏈結構☁₪,造成吸附架橋及網捕卷掃能力下降;濃度較高時☁₪,長鏈分子之間可能會互相黏附☁₪,難以有效伸展☁₪,造成吸附汙泥膠粒的活性基總量減少☁₪,絮凝效果下降;另外☁₪,濃度較高☁₪,聚合硫酸鐵可能會有部分未溶解·↟▩•✘。 圖2不同PFS濃度對汙泥脫水效能的影響

2.3pH對汙泥脫水效能的影響

從圖3可以看出☁₪,汙泥的pH為7(未調節)時☁₪,汙泥比阻較小☁₪,僅1.587×1014m/kg☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小☁₪,這時汙泥的脫水效能較好;pH小於7時☁₪,汙泥比阻隨著pH的升高而下降;pH大於7朱調節)時☁₪,汙泥比阻隨著pH的升高而呈現增大趨勢·↟▩•✘。該試驗中加酸後汙泥脫水效果變差☁₪,就是由於酸性環境的不利因素佔主要地位☁₪,而加鹼也不利於汙泥脫水☁₪,這是由於聚合硫酸鐵作為無機高分子調理劑☁₪,其作用機理接近於有機高分子☁₪,但其本質上仍是多核羥基絡合物的中間產物☁₪,相對於氫氧化物沉澱是羥基不飽和的☁₪,其與顆粒物的吸附實際上是表面絡合配位過程☁₪,表面羥基將會補充其未飽和位☁₪,吸附在表面後☁₪,仍會從溶液中吸取羥基☁₪,繼續水解沉澱過程☁₪,直至飽和成為氫氧化物沉澱凝膠☁₪,與顆粒物生成絮團·↟▩•✘。可見☁₪,酸性條件不利於絮體的生成.而鹼度過大☁₪,生成的絮體顆粒過大☁₪,過濾時泥餅的阻力增大☁₪,汙泥比阻降低☁₪,汙泥的pH為7朱調節)時☁₪,汙泥已經由較難過濾轉變為易過濾☁₪,且其脫水效能提高·↟▩•✘。因此☁₪,pH未調節時☁₪,汙泥的比阻較小☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小☁₪,脫水效能較好·↟▩•✘。 圖3不同pH對汙泥脫水效能的影響

2.4攪拌強度對汙泥脫水效能的影響

2.4.1快速攪拌對汙泥脫水效能的影響·↟▩•✘。從圖4可以看出☁₪,當攪拌強度為120~160r/min時☁₪,汙泥的比阻呈上升趨勢☁₪,這是由於混合階段的要求是藥劑迅速均勻地擴散到水中以創造良好的水解和聚合條件☁₪,使膠體脫穩並借顆粒的布朗運動和紊動水流進行凝聚·↟▩•✘。聚合硫酸鐵在水中的形態不受時間影響☁₪,混合反應可以在短時間內完成☁₪,且不宜進行劇烈攪拌·↟▩•✘。因此☁₪,當攪拌強度為120r/min時☁₪,汙泥的比阻較小☁₪,僅2.29×1014m/kg☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小☁₪,這時汙泥的脫水效能較好·↟▩•✘。 圖4快速攪拌對汙泥脫水效能的影響

2.4.2慢速攪拌對汙泥脫水效能的影響·↟▩•✘。從圖5可以看出☁₪,當攪拌強度為30~50r/min時☁₪,汙泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降☁₪,當攪拌強度為50r/min時☁₪,汙泥的比阻較小☁₪,汙泥經過30min沉澱後上清液的濁度較小;當攪拌強度為50~70r/min時☁₪,汙泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢·↟▩•✘。這是由於反應階段的要求是使混凝劑的微粒透過絮凝形成大的具有良好沉澱效能的絮凝體☁₪,反應階段的攪拌強度應隨著絮凝體的結大而逐漸降低☁₪,以免結成大的絮體被打碎;若攪拌速度過低☁₪,難以形成具有良好沉澱效能的較大絮凝體·↟▩•✘。因此☁₪,攪拌強度為50r/min時☁₪,汙泥的比阻較小☁₪,脫水效能較好·↟▩•✘。 圖5慢速攪拌對汙泥脫水效能的影響

3結論與討論

該研究以汙水廠濃縮池出口汙泥為物件☁₪,透過調節汙泥調理劑聚合硫酸鐵的投加量╃·、濃度╃·、pH值及攪拌強度☁₪,探討了調節機理☁₪,研究得出了較佳投藥量☁₪,即在投藥量為lmL☁₪,濃度為6%☁₪,pH為7(未調節)☁₪,快速攪拌強度為120r/min☁₪,慢速攪拌強度為50r/min的條件下☁₪,汙泥的脫水效能較好☁₪,汙泥經過30min沉降後濁度較小·↟▩•✘。聚合無機鹽型汙泥調理劑處理效果良好且價廉易得☁₪,處理效果好於單體無機鹽☁₪,但由於處理後汙泥中的無機成分比例提高☁₪,當對其進行土地利用時☁₪,導致肥力下降且形成二次汙染☁₪,因此☁₪,研發對環境無二次汙染的微生物調理劑是今後的研究方向·↟▩•✘。

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