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泥渣脱水气浮预处理技术

中国污水处理工程网 时间:2020-12-11 10:27:17

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  提高气浮泥渣脱水效率最常用的方法是添加化学药剂,添加化学药剂能有效改善气浮泥渣脱水效果。污泥脱水剂是泥渣预处理的核心技术,可以改善泥渣的脱水性能,降低泥渣运输成本,降低泥渣的处置成本。

  目前常见的泥渣处理技术主要包括以下三种:浓缩、脱水和干燥。其中最困难的是泥渣脱水。因为泥渣含水率越高,所占体积也越人,所以泥渣外运的环节会人大提高成本。泥渣经过浓缩和消化以后,含水量依然高达95%〜97%左右。因此研究泥渣脱水,对泥渣的处理以及污水处理厂的运行有着重要的意义。

  污泥脱水剂的投加能改善泥渣的脱水性能冋。针对肠衣废水处理过程中气浮池排出的泥渣,通过加入脱水剂,进行调理,增强其脱水性能。泥渣脱水剂的种类有很多,有无机脱水剂、有机高分子脱水剂,不同种类的脱水剂直接影响着泥渣的脱水性能。对于无机脱水剂如三氯化铁、硫酸铝等的加药量,一般为污泥质量的5%〜10%,聚合氯化铝为1%〜3%,阳离子聚丙烯酰胺为0.1%〜0.3%。实验通过测定污泥比阻来确定污泥脱水剂的种类与投加量,最后通过现场操作确定其最佳工况参数。

  一、实验部分

  1.1实验设备与试剂

  实验仪器有电子天平;数显电热鼓风干燥箱;笔式pH计;六联电动搅拌器。主要试剂有三氯化铁(10g/L)、聚合氯化铝(10g/L)、聚丙烯酰胺(1g/L)。分析方法:布氏漏斗法测污泥比阻,烘箱法测含水率。

  1.2泥渣来源及指标

  实验取保定市顺平县某污水处理厂气浮池泥渣,其含水率为99.8%,pH为6.8,污泥比阻1.6537x109s2/g。

  二、结果与讨论

  污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标,污泥比阻越大,过滤性能越差。一般认为,比阻在109~1010s2/g的污泥属于难过滤的污泥,比阻在(0.5〜0.9)x109s2/g的污泥属于中等,比阻小于0.4〜的污泥容易过滤。实验选择的污泥脱水剂有无机脱水剂和有机高分子脱水剂,其中无机脱水剂选择三氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)两种,有机高分子脱水剂选择阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),分别进行实验。

  根据所加脱水剂的量,取不同体积的单一因素的污泥脱水剂,进行污泥比阻实验,根据所得数据,计算出相应的污泥比阻值。其次,根据污泥比阻值,将脱水剂进行两两组合,即添加两种不同种类的污泥脱水剂进行污泥比阻实验,根据所得数据,计算出相应的污泥比阻值,结合运行成本和污泥脱水率情况,最终找到最佳污泥脱水剂的投加种类和投加量。

  2.1单因素实验

  实验采用FeCl3为脱水剂。取6个250mL烧杯,向每个烧杯中加入100mL的泥渣,向每个烧杯中加入不同浓度的FeCl3溶液,开启六联搅拌器,首先采用150r/min转速搅拌1min,再调节转速为50r/min搅拌5min,使得FeCl3与泥渣充分反应。

  将经过上述方法处理后的6份100mL泥渣放于布氏漏斗,进行污泥比阻值的测定。实验得到的污泥比阻值如图1所示。

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  由图1可观察到,改变FeCl3的投加量对污泥比阻的影响很大。从图1中还可以看出,在FeCl3的加入量由5%增加到8%的过程中,污泥比阻越来越小,数值由0.5836xl09s2/g下降到0.4315xlO9s7g,其污泥过滤性能由中等达到易过滤,当FeCl3的投加量由8%增加到10%时,污泥比阻值慢慢增大到0.5079x109s2/g。从上可以看出当FeCl3的投加量为8%时,污泥比阻值达到最低0.4315xl09s2/g,污泥过滤性能达到最佳。实验结果表明,随着FeCl3投加量的增加,污泥比阻呈现先降低再升高的趋势,FeCl3,的投加量过多或过少对污泥比阻的降低都会产生不利影响。

  当采用PAC为脱水剂时,实验方法同上,相应的污泥比阻值如图2所示。

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  由图2可观察到,改变PAC的投加量对污泥比阻的影响很大。从图2中可以看出,当PAC的投加量由1.0%增加到3.0%的过程中,污泥比阻值越来越小,数值由1.4635x109s2/g下降到1.0132x109s2/g,再次加入PAC的量至4.0%时,污泥比阻值趋于平缓,数值达到1.0082x109s2/g。实验结果表明,随着PAC投加量的增加,污泥比阻呈现先降低再平缓的趋势,FeCl3的投加量过少对污泥比阻的降低会产生不利影响,投加量过多虽然不会影响污泥比阻大小,但是其污泥过滤性能一直停留在难过滤层面,不适合做污泥的脱水剂。

  当CPAM作为污泥脱水剂时,实验方法同上,相应的污泥比阻值如图3所示。

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  从图3中可以观察到,改变CPAM的投加量对污泥比阻的影响很大。从图3中可以看出,在CPAM的加入量由0.10%增加到0.25%的过程中,污泥比阻值越来越小,数值由0.8145x109s2/g下降到0.2706x109s2/g,其污泥过滤性能由中等达到易过滤状态,当CPAM的投加量由0.25%增加到0.35%时,污泥比阻值慢慢增大到0.3476x109s2/g。实验结果表明.CPAM的投加量对污泥比阻的降低影响同PAC的投加量的影响大体一致,CPAM投加量过低或过高都会对污泥比阻的降低产生不利影响。

  2.2双因素实验

  根据添加的单一的脱水剂的实验数据,确定添加的两种脱水剂为FeCl3和CPAM,投加量分别为8%和0.25%o实验方法与单因素实验大致相同,不同的是,此实验取8个250mL烧杯,分别加入100mL泥渣。当同时加入FeCl3和CPAM时,相应的污泥比阻值见表1。

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  由表1可知,改变FeCl3和CPAM的投加比例,对污泥比阻的影响很大。当FeCl3和CPAM的投加比例由7.2%:0.025%到4%:0.125%的过程中,污泥比阻值越来越小,数值由0.8915xl09s2/gg减小到0.2468x109s2/g,其污泥过滤性能由一般到易过滤状态。当FeCl3和CPAM的投加比例由4%:0.125%到1.6%:0.200%的过程中,污泥比阻值逐渐增大,数值由0.2468x109s2/g增加到0.4164x109s2/g,污泥过滤性能变的更差。实验结果表明,随着FeCl3和CPAM投加量的比值得减小,污泥比阻呈现先降低再升高的趋势,FeCl3和CPAM的投加量的比值过大或过小对污泥比阻的降低都会产生不利影响。

  通过分析所得的加入单一汚泥脱水剂和两种不同脱水剂对污泥比阻值的影响的实验数据,添加的污泥脱水剂为FeCl3和CPAM,投加量分别为干污泥质量的4%和0.125%。如果只从药剂的成本分析,只添加CPAM会更经济,但是从整体的污泥处理来看,添加FeCl3和CPAM会更经济节约。

  2.3脱水性能实验

  脱泥机房采用板框式压滤机,其型号为XMY50-800-UB,过滤压力W0.6MPa。通过改变压滤机的过滤压力,检测出泥含水率,结合运行成本情况,确定出最佳的运行参数。根据上面所得投药方案进行投药,分别调节其过滤压力为0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60MPa,保持其他参数不变,对污泥含水率的影响如图4所示。

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  由图4可观察到,改变板框压滤机的过滤压力,对污泥含水率的影响很大。从图4中还可以看出,在板框压滤机的过滤压力由0.3MPa到0.6MPa的过程中,污泥含水率越来越低,数值由71.93%降低到55.70%。综合泥渣脱水效果和此板框压滤机的过滤压力需要小于等于0.6MPa的客观条件,选择板框压滤机的过滤压力为0.55MPa。此时的污泥含水率为56.36%,含水率<60%。

  三、结论

  1)实验通过污泥比阻装置测定并计算不同加药方案下的污泥比阻值,通过分析污泥比阻变化情况,得出FeCl3、CPAM溶液、PAC二种脱水剂最佳投药量分别为8%、0.25%、3%,污泥比阻为0.4315x109s2/g、1.0082xl09s2/g、0.2706xl09s2/g。

  2)通过双因素实验,加入不同体积,不同量的FeCl3和CPAM,当FeCl3和CPAM的投加量为4%:0.125%时,污泥比阻值达到最低0.2468x109s2/g,污泥过滤性能达到最佳。综合污泥比阻值和成本情况,FeCl3和CPAM的最佳投加量为干污泥质量的4%:0.125%。

  3)在上述实验条件下,通过改变板框压滤机的过滤压力,对污泥含水率的影响很大。综合泥渣脱水效果和此板框压滤机的过滤压力需要小于等于0.6MPa的客观条件,选择板框压滤机的过滤压力为0.55MPa。此时的污泥含水率为56.36%,含水率<60%。(来源:河北农业大学城乡建设学院)