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城市污泥处理应如何选择聚丙烯酰胺的型号

日期:2018-6-14 11:16:24 来源:澳门新葡萄京所有网站

  聚丙烯酰胺.jpg城市污泥是城市污水处理过程中产生的剩余污泥,因其含水率较高,给城市污泥的储存、运输及进一步处理带来了诸多不便,因此,城市污泥脱水已成为城市污泥处理处置的重要环节。研究表明,污泥中的有机成分,特别是细菌及胞外聚合物(EPS)的存在会影响污泥的脱水性能,增加污泥的脱水难度,因而在对污泥脱水之前需对剩余污泥进行调理,以降低污泥中的有机成分,减小污泥与水的亲和力,改变污泥中水分的存在形式,从而改善污泥的脱水性能,提高脱水效率。在各种污泥调理方法中,絮凝沉降技术因操作简单、效果较好成为最常用的方法之一。而在各种改善污泥脱水性能的絮凝剂中,高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)因其能显著改善城市污水处理厂污泥的浓缩、脱水性能,具有适应性强、操作简单等特点而被广泛应用。

  聚丙烯酰胺(聚丙烯酰胺)是一种水溶性线型高分子物质,有阴离子型、阳离子型和非离子型3种类型。研究发现,阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺均能有效改善污泥的脱水性能,可用作污泥离心脱水的调理剂,且阳离子型聚丙烯酰胺的效果优于阴离子型聚丙烯酰胺。但阴离子型聚丙烯酰胺的投加量较阳离子型聚丙烯酰胺低1~2倍,且价格相对便宜,因此,应作为污泥脱水的首选药剂。

  聚丙烯酰胺.jpg投加聚丙烯酰胺之所以能改善城市污泥的沉降和脱水性能,与其通过吸附、表面反应、架桥等作用对污泥表面物质的影响有关。

  污水处理过程中产生的污泥颗粒较小,且带负电,颗粒间彼此排斥,导致活性污泥聚集体不易被压缩和自然沉降。同时,污泥表面存在的胞外聚合物(EPS)中的蛋白质带有很多高度亲水的极性基团,如—COO-、—CONH2、—OH、—SH和磷酰基等,使污泥絮凝体外表面吸附大量的水分子,不仅增加了细胞粘附水的量,而且在其表面形成一层密度较厚的水膜,增加了污泥脱水的难度;胞外总糖的亲水性能强于胞外蛋白质,具有较强的粘附性,使污泥形成凝胶体,并含较多的间隙水,影响胶体颗粒布朗运动,减弱絮凝作用。污泥调质的目的之一是向污泥中投加各种调理剂,通过改变污泥颗粒表面的电荷性能,使污泥EPS中的糖类、蛋白质和核酸等释放出来,降低污泥表面能与水分子结合的大分子物质的数量,减弱污泥颗粒间的排斥作用,降低污泥颗粒的亲水性,从而改善污泥的脱水性能。

  聚丙烯酰胺.jpg合适的水解度与分子量:

  城市污泥颗粒胶体通常带负电荷,阴离子型聚丙烯酰胺对城市污泥调质的作用机制主要有:聚丙烯酰胺中某些基团所产生的氢键和范德华力等吸附作用,或聚丙烯酰胺中某些基团与胶体表面产生特殊的反应和架桥作用。这些作用受聚丙烯酰胺相对分子质量、水解度的影响,致使污泥的沉降性能和脱水性能因聚丙烯酰胺剂型的不同而异。研究表明,当相对分子质量相同时,水解度越大,污泥絮凝颗粒的粒径和上清液的体积愈大,污泥的比阻愈小,泥饼的含固率愈高,对脱水性能和沉降性能的改善效果越好;而水解度相同时,相对分子质量增大,污泥絮凝体的粒径和上清液的体积愈大,污泥的比阻愈小,泥饼含固率越高,对脱水性能和沉降性能的改善效果越好,但当相对分子质量进一步增大至1200万时,污泥絮凝体的颗粒变小,比阻增大,泥饼含固率降低,脱水性能和沉降性能相应降低。分析认为,聚丙烯酰胺水解度越高,其链上可水解的活性官能团越多,带负电官能团和水解出的H+等通过吸附架桥和氢键等作用压缩污泥表面双电层,使表面EPS脱落,絮凝颗粒重新絮凝增大,释放出更多的自由水;而聚丙烯酰胺水解度相同时,相对分子质量越大,絮凝的分子链就长,活性官能团越多,其吸附、架桥、网捕能力就越强,对污泥沉降性能改善效果越好,但相对分子质量过大时,许多聚丙烯酰胺链端就吸附在同一污泥颗粒上,或缠绕在其表面形成水化壳,阻碍絮凝从而降低污泥的沉降和脱水性能。因而,对污泥脱水性能的改善存在最佳的聚丙烯酰胺剂型。

  聚丙烯酰胺投加量愈大,参与吸附架桥的聚丙烯酰胺分子就越多,对污泥脱水、沉降性能的改善效果就越好,但当投加量超过某一点时,用量增多会导致絮凝剂分子自身缠绕使吸附架桥能力降低,因而,从污泥调质的角度来看,聚丙烯酰胺存在一个最佳用量。

  聚丙烯酰胺.jpg结论:

  当聚丙烯酰胺相对分子质量相同时,提高水解度能改善污泥的沉降和脱水性能;当聚丙烯酰胺水解度相同时,提高相对分子质量亦可改善其沉降和脱水性能,但当相对分子质量高达1200万时,沉降和脱水性能反而下降。

  结果还发现,当聚丙烯酰胺相对分子质量相同时,提高水解度能增大上清液蛋白质及糖类浓度,而当聚丙烯酰胺水解度相同时,提高相对分子质量亦可增大上清液蛋白质及糖类浓度,但当相对分子质量提高到1200万时,上清液蛋白质及糖类的浓度反而下降,表明污泥表面胞外聚合物(EPS)的脱落是阴离子型聚丙烯酰胺改善污泥沉降和脱水性能的主要原因之一。


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