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城鎮(zhèn)污水處理廠采用活性污泥法處理污水所產(chǎn)生的生化污泥含水率高，體積龐大，不易于運(yùn)輸、貯存，同時(shí)含有細(xì)菌、微生物、寄生蟲(chóng)、懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)以及較高含量的氮、磷等元素和重金屬及有害化學(xué)物質(zhì)，這些污泥若得不到及時(shí)處理可產(chǎn)生二次污染。我國(guó)對(duì)污泥處理的費(fèi)用已占到污水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的20%～50%，因此研究一種有效的污泥脫水處理方法具有重要意義。目前，常采取的措施包括濃縮、脫水、穩(wěn)定化、干化、焚燒、填埋等。處理方法的選擇取決于污泥的含水率和較終處置方式，城市生活污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥的含水率均在99%以上，如何降低污泥的含水率，提高污泥的脫水性能，在污泥的處理處置過(guò)程中顯得至關(guān)重要。污泥調(diào)理是污泥處理處置的關(guān)鍵，通過(guò)調(diào)理可以改變污泥的組織結(jié)構(gòu)，減小污泥的黏性，降低污泥的比阻，從而達(dá)到改善污泥脫水性能的目的。國(guó)內(nèi)外對(duì)此做了多年的研究開(kāi)發(fā)，希望在目前常用的調(diào)理劑調(diào)理污泥的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出具有高效質(zhì)量和成本效益的調(diào)理藥劑，以代替在經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量和環(huán)境效益上都存在缺陷的傳統(tǒng)藥劑。筆者以污水處理廠濃縮池出口的污泥為研究對(duì)象，采用聚合硫酸鐵（聚鐵）作為無(wú)機(jī)調(diào)理劑對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，對(duì)污泥的脫水效果進(jìn)行研究，旨在為污水處理廠的污泥處理提供理論參考。

1材料與方法

1.1材料

污泥取自某污水處理廠濃縮池出口，曝氣池混合液取自曝氣池出口。原污泥pH為7.5，沉降30min上清液的濁度為151NTU，污泥比阻約為5.92×1014m/kg，屬難過(guò)濾污泥。選用聚合硫酸鐵（聚鐵)作為無(wú)機(jī)調(diào)理劑。儀器設(shè)備有六聯(lián)電動(dòng)攪拌器（jj-4，國(guó)華電器有限公司）、數(shù)字濁度儀、PH計(jì)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子分析天平、真空泵、自制污泥抽濾裝置等。

1.2方法

取原污泥于燒杯中，加入一定量的調(diào)理劑，室溫下先快速攪拌1min，然后慢速攪拌5min。將調(diào)理后的污泥倒入抽濾裝置中靜置，抽濾至真空度破壞或?yàn)V出液基本不變停止抽濾，取出濾室中的污泥，測(cè)定污泥比阻及濁度。通過(guò)平行試驗(yàn)比較調(diào)理劑的投加量、濃度、pH和攪拌強(qiáng)度對(duì)污泥過(guò)濾脫水性能的影響。

2結(jié)果與分析

2.1聚合硫酸鐵投加量對(duì)污泥脫水性能的影響

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(dāng)聚合硫酸鐵溶液的投加量為1mL時(shí)，污泥比阻較小，比阻值為1.140×1014m/kg，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小，此時(shí)的脫水性能較佳。這是由于污泥膠體顆粒帶有負(fù)電荷，聚合硫酸鐵屬于無(wú)機(jī)高價(jià)陽(yáng)離子調(diào)理劑，起到電性中和的作用。當(dāng)投加量小于1mL時(shí)，F(xiàn)e3+的電性中和作用增強(qiáng)，隨著投加量的增加，污泥比阻呈下降趨勢(shì)；當(dāng)投加量很過(guò)1mL時(shí)，會(huì)因吸附電中和作用使絮體帶上反號(hào)電荷，出現(xiàn)反混凝，使得污泥比阻增大，污泥比阻呈上升趨勢(shì)。 圖1 不同聚合硫酸鐵投加量對(duì)污泥脫水性能的影響

2.2聚合硫酸鐵濃度對(duì)污泥脫水性能的影響

從圖2可以看出，聚合硫酸鐵濃度為6%時(shí)，污泥比阻較小，為1.838xl014m／kg，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小，此時(shí)污泥的脫水性能較好。在相同聚合硫酸鐵溶液投加量下，聚合硫酸鐵濃度小于6%時(shí)，污泥的比阻隨濃度的增加而降低；當(dāng)濃度大于6%時(shí)，污泥的比阻值隨濃度的增加而升高。這是由于不同濃度的聚合硫酸鐵溶液因硫酸鐵聚合物長(zhǎng)鏈分子的伸展不同導(dǎo)致脫水效果不同。濃度較低時(shí)，部分聚合硫酸鐵長(zhǎng)鏈在水中可能會(huì)分解成短鏈結(jié)構(gòu)，造成吸附架橋及網(wǎng)捕卷掃能力下降；濃度較高時(shí)，長(zhǎng)鏈分子之間可能會(huì)互相黏附，難以有效伸展，造成吸附污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(huì)有部分未溶解。 圖2不同PFS濃度對(duì)污泥脫水性能的影響

2.3pH對(duì)污泥脫水性能的影響

從圖3可以看出，污泥的pH為7(未調(diào)節(jié)）時(shí)，污泥比阻較小，僅1.587×1014m/kg，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小，這時(shí)污泥的脫水性能較好；pH小于7時(shí)，污泥比阻隨著pH的升高而下降；pH大于7朱調(diào)節(jié)）時(shí)，污泥比阻隨著pH的升高而呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。該試驗(yàn)中加酸后污泥脫水效果變差，就是由于酸性環(huán)境的不利因素占主要地位，而加堿也不利于污泥脫水，這是由于聚合硫酸鐵作為無(wú)機(jī)高分子調(diào)理劑，其作用機(jī)理接近于有機(jī)高分子，但其本質(zhì)上仍是多核羥基絡(luò)合物的中間產(chǎn)物，相對(duì)于氫氧化物沉淀是羥基不飽和的，其與顆粒物的吸附實(shí)際上是表面絡(luò)合配位過(guò)程，表面羥基將會(huì)補(bǔ)充其未飽和位，吸附在表面后，仍會(huì)從溶液中吸取羥基，繼續(xù)水解沉淀過(guò)程，直至飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物生成絮團(tuán)。可見(jiàn)，酸性條件不利于絮體的生成．而堿度過(guò)大，生成的絮體顆粒過(guò)大，過(guò)濾時(shí)泥餅的阻力增大，污泥比阻降低，污泥的pH為7朱調(diào)節(jié)）時(shí)，污泥已經(jīng)由較難過(guò)濾轉(zhuǎn)變?yōu)橐走^(guò)濾，且其脫水性能提高。因此，pH未調(diào)節(jié)時(shí)，污泥的比阻較小，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小，脫水性能較好。 圖3不同pH對(duì)污泥脫水性能的影響

2.4攪拌強(qiáng)度對(duì)污泥脫水性能的影響

2.4.1快速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響。從圖4可以看出，當(dāng)攪拌強(qiáng)度為120~160r/min時(shí)，污泥的比阻呈上升趨勢(shì)，這是由于混合階段的要求是藥劑迅速均勻地?cái)U(kuò)散到水中以創(chuàng)造良好的水解和聚合條件，使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)和紊動(dòng)水流進(jìn)行凝聚。聚合硫酸鐵在水中的形態(tài)不受時(shí)間影響，混合反應(yīng)可以在短時(shí)間內(nèi)完成，且不宜進(jìn)行劇烈攪拌。因此，當(dāng)攪拌強(qiáng)度為120r/min時(shí)，污泥的比阻較小，僅2.29×1014m／kg，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小，這時(shí)污泥的脫水性能較好。 圖4快速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響

2.4.2慢速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響。從圖5可以看出，當(dāng)攪拌強(qiáng)度為30~50r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快而急劇下降，當(dāng)攪拌強(qiáng)度為50r/min時(shí)，污泥的比阻較小，污泥經(jīng)過(guò)30min沉淀后上清液的濁度較小；當(dāng)攪拌強(qiáng)度為50~70r/min時(shí)，污泥的比阻隨攪拌速度的加快呈上升趨勢(shì)。這是由于反應(yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過(guò)絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體，反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度應(yīng)隨著絮凝體的結(jié)大而逐漸降低，以免結(jié)成大的絮體被打碎；若攪拌速度過(guò)低，難以形成具有良好沉淀性能的較大絮凝體。因此，攪拌強(qiáng)度為50r/min時(shí)，污泥的比阻較小，脫水性能較好。 圖5慢速攪拌對(duì)污泥脫水性能的影響

3結(jié)論與討論

該研究以污水廠濃縮池出口污泥為對(duì)象，通過(guò)調(diào)節(jié)污泥調(diào)理劑聚合硫酸鐵的投加量、濃度、pH值及攪拌強(qiáng)度，探討了調(diào)節(jié)機(jī)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(diào)節(jié)），快速攪拌強(qiáng)度為120r/min，慢速攪拌強(qiáng)度為50r/min的條件下，污泥的脫水性能較好，污泥經(jīng)過(guò)30min沉降后濁度較小。聚合無(wú)機(jī)鹽型污泥調(diào)理劑處理效果良好且價(jià)廉易得，處理效果好于單體無(wú)機(jī)鹽，但由于處理后污泥中的無(wú)機(jī)成分比例提高，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行土地利用時(shí)，導(dǎo)致肥力下降且形成二次污染，因此，研發(fā)對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染的微生物調(diào)理劑是今后的研究方向。