停留时间对富含藻类水厂排泥水污泥调质的影响

资源类型:pdf 资源大小:195.00KB 文档分类:工业技术 上传者:肖亚波

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【作者】 张刚  王兆菡  张立卿 

【关键词】污泥脱水性能 污泥比阻 Zeta电位 COD_ Cr 

【出版日期】2005-04-25

【摘要】测定污泥Zeta电位、化学需氧量(CODCr)及污泥比阻随时间的变化规律,研究了富含藻类水厂排泥水停留时间对污泥性质的影响,以及污泥性质变化对投药量的影响。结果表明,前24h污泥脱水性能恶化较快,污泥比阻由174×1011m·kg-1迅速上升至259×1011m·kg-1,24~72h污泥脱水性能变化不大;污泥在浓缩池内停留24h,调质投药量增加约5%;污泥上清液Zeta电位对污泥调质影响不大。

【刊名】济南大学学报(自然科学版)

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以湖泊、水库水为水源的水厂,藻类往往通过传统的混凝沉淀、过滤去除,因此由反应沉淀池排泥水及滤池反冲洗废水构成的水厂排泥水中藻类及有机物含量较高。污泥中藻类的存在使污泥颗粒性质和颗粒粒径分布发生了变化[1],致使污泥易发酵变质,粘性增大,沉降、脱水性能极差,且随着泥龄的增长,水质易继续恶化,不利于后续污泥调质、脱水。本文中研究了上清液Zeta电位、污泥比阻、污泥化学需氧量CODCr随时间的变化规律,以及污泥比阻变化对污泥调质投药量的影响。1污泥成分及颗粒性质对调质的影响日本神奈川县水质试验所研究表明,污泥浓缩脱水性能好坏与污泥有机物含量、污泥颗粒粒径大小及污泥中铝的含量有很大关系[1],并受颗粒粒径大小、颗粒形状、表面电荷、比表面积、密度、结合水含水率及pH值等因素影响[2]。1.1藻类及有机物对污泥调质的影响Dulin和Knocke的研究证明,由于藻类及有机物的存在,污泥调质中难以形成大颗粒絮体,脱水性能较差[2];由于有机亲水颗粒(有机物及氢氧化物)的存在,絮体中吸着水含水率较高,致使排泥水调质效果不佳,不利于后续脱水工艺[3];另外,由于藻类及有机物密度较小难于沉降,且压缩性系数、粘性较大,因此污泥中有机物含量越高,污泥脱水性能越差;越难处理。某些以湖泊、水库为水源的水厂排泥水密度甚至小于1g·cm-3,且粘性较大,这些污泥往往非常难于处理。1.2污泥颗粒粒径对污泥调质的影响污泥颗粒粒径、颗粒形状对污泥脱水性能影响较大。污泥颗粒粒径越小,吸着水含水率越高,污泥脱水性能越差,调质投药量越高。1.3Zeta电位对污泥调质的影响水厂排泥水多采用聚丙烯酰胺(PAM)进行污泥调质,PAM调质中的作用机理是电中和和吸附架桥。如果颗粒Zeta电位过高,则不利于压缩双电层作用,不利于胶体脱稳形成初始粒子。2实验内容、方法和装置2.1实验内容本实验测定了排泥水浓缩污泥CODCr、污泥比阻、上清液Zeta电位72h内的变化规律,并通过实验得出了污泥比阻与调质最小投药量的关系。2.2实验方法本实验以南方某水厂排泥水为研究对象。该水厂以水库水为水源,原水藻类及有机物含量较高,制水工艺混凝剂投量较高,排泥水沉降、脱水性能极差。实验取足量排泥水于容器中,避光保存。排泥水水样的总固体为9547mg·L-1,pH值为8.3,密度为0.96g·cm-3。定时取上清液测定Zeta电位,将泥样缓慢搅匀,取泥样分别测定化学需氧量CODCr、污泥比阻。测定时间间隔12h。分别取实验初始时刻及污泥停留时间为24h泥样于六联搅拌仪中,投加不同剂量法国SNF公司阳离子PAM,通过混凝实验确定停留时间对调质投药量的影响。3实验数据及分析3.1污泥CODCr随时间的变化实验前24h,污泥CODCr迅速上升,由初始时刻的1985mg·L-1上升至24h的3075mg·L-1;24h至48h,污泥CODCr基本保持不变;至72h,上升至3575mg·L-1。由于实验所取泥样总固体基本保持不变,Jill RuhsingPan等通过实验证明,由于生物降解作用,污泥生化需氧量(TOC)应随时间呈下降趋势[2]。对于水质比较稳定的污水,TOC与CODCr有一定的相关关系[3],因而对于水厂排泥水,污泥CODCr也应随时间呈下降趋势。由于实验条件所限,实验中只能以CODCr代替TOC来反映排泥水有机物含量。本实验中,由于实验方法所限,实验初期大分子有机物不能被氧化剂氧化,故而所测CODCr偏小;前24h内,随着停留时间增长,大分子有机物被分解成小分子有机物,有机物颗粒变小,故所测CODCr值上升较快;24~72h,大分子有机物降解速度与小分子有机物氧化分解速度趋于平衡,CODCr值上升较慢。实验数据说明,随着停留时间的增长,大分子有机物颗粒逐渐被生物降解,颗粒粒径减小。3.2上清液Zeta电位随时间的变化排泥水上清液Zeta电位随时间的变化规律如图1所示。图1上清液Zeta电位随停留时间的变化由图可见,随着污泥停留时间的延长,排泥水上清液Zeta电位缓慢升高。初始时刻,上清液Zeta电位为-1.79mV,12h后升至-3.50mV,24~48h变化不大,72h后Zeta电位升至-7.88mV。由于实验误差,24hZeta电位数据不够准确。由于排泥水污泥颗粒已脱稳,故而初始时刻Zeta电位较低;随着停留时间的延长,由于排泥水中微生物对藻类及有机物的降解作用及藻类细胞间质的渗出,上清液Zeta电位缓慢升高。3.3污泥比阻随时间的变化污泥比阻随时间的变化规律如图2所示:图2污泥比阻随时间的变化规律由实验结果可知,污泥比阻在前24h内迅速上升,由174×1011m·kg-1上升至259×1011m·kg-1,24h至72h,污泥比阻基本保持不变。由于污泥比阻随时间的变化规律与污泥CODCr随时间的变化规律相似,可以认为,引起污泥脱水性能变坏的主要原因是由于生物降解作用引起的大颗粒有机物粒径变小。3.4污泥比阻与调质投药量的关系以南方某水厂排泥水为处理对象,对浓缩池停留时间分别为0h,24h的排泥水进行六联搅拌仪混凝实验,以确定污泥停留时间对调质投药量的影响。实验选用法国SNF公司阳离子PAM作为调质药剂,改变阳离子PAM投药量,考察调质后污泥比阻随投药量的变化规律。实验结果如图3所示。由1.停留时间0h,原污泥比阻136×1011m·kg-1;2.停留时间24h,原污泥比阻206×1011m·kg-1。图3污泥比阻与最小投药量的关系图可见,污泥停留时间对调质投药量有较大影响,若要求调质后污泥比阻小于5×1011m·kg-1,停留时间为0h投药量为3.62mg/103g干泥,停留时间为24h时投药量为3.81mg/103g干泥,后者较前者增加投药量约5%。4结论由实验数据可得出如下结论。161第2期张刚,等:停留时间对富含藻类水厂排泥水污泥调质的影响(1)前24h污泥脱水性能恶化较快,24~72h污泥脱水性能变化不大。(2)由于化学需氧量CODCr与污泥比阻随时间变化规律相似,因此可以认为污泥中藻类及有机物被生物降解,造成有机颗粒粒径变小是造成污泥脱水性能恶化的主要原因。(3)污泥上清液Zeta电位一直较低,因此污泥调质中PAM的主要作用是吸附架桥。(4)污泥停留时间过长,后续调质投药量增大,调质污泥粘性增大。(5)污泥调质后须经脱水机进行干化脱水。后续研究证明,停留时间也会对后续机械脱水造成影响。停留时间越长,污泥沉降脱水性能越差,越不利于后续机械脱水工艺的进行。停留时间对富含藻类水厂排泥水污泥调质的影响@张刚$济南大学土木建筑学院!山东济南250022 @王兆菡$济南大学土木建筑学院!山东济南250022 @张立卿$西安建筑科技大学环境与市政工程学院!陕西西安710055污泥脱水性能;;污泥比阻;;Zeta电位;;COD_(Cr)测定污泥Zeta电位、化学需氧量(CODCr)及污泥比阻随时间的变化规律,研究了富含藻类水厂排泥水停留时间对污泥性质的影响,以及污泥性质变化对投药量的影响。结果表明,前24h污泥脱水性能恶化较快,污泥比阻由174×1011m·kg-1迅速上升至259×1011m·kg-1,24~72h污泥脱水性能变化不大;污泥在浓缩池内停留24h,调质投药量增加约5%;污泥上清液Zeta电位对污泥调质影响不大。[1]谢志平.给水厂的污水及污泥处理[M].合肥:安徽科学技术出版社,1988. [2]JRPan,ChihpinHuang,Yao ChiaChuang,Chih ChaoWu.Dewatering characteristicsofalgae-containingalumsludge[J].ColloidsandSur faces,1999,(2):185-190. [3]CHLee,JCLiu.Sludgedewaterabilityandflocstructureindualpoly merconditioning[J].AdvancesinEnvironmentalResearch,2001,5:129-136. [4]张自杰,林荣忱,金儒霖.排水工程(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版,2000.

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