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城市污泥处理应如何选择聚丙烯酰胺的型号

发布时间:2022-04-26 22:01:33作者:辉映聚丙烯酰胺人气:
城市污泥处理应如何选择聚丙烯酰胺的型号

  城市污泥是城市污水处理过程中产生的剩余污泥。由于其含水量高,给城市污泥的储存、运输和进一步处理带来诸多不便。因此,城市污泥脱水已成为城市污泥处理处置的重要组成部分。结果表明,污泥中有机成分的存在,尤其是细菌和胞外聚合物(EPS)的存在,会影响污泥的脱水性能,增加污泥脱水的难度。因此,在脱水前,需要对剩余污泥进行调理,以减少污泥中的有机成分,降低污泥与水的亲和力,改变污泥中水的存在形式,从而提高污泥的脱水性能和效率。在各种污泥调理方法中,絮凝沉淀技术因其操作简单、效果好而成为最常用的方法之一。在各种改善污泥脱水性能的絮凝剂中,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,且具有适应性强、操作简单等特点而被广泛应用。

  聚丙烯酰胺是一种水溶性线性高分子物质,有三种类型:阴离子型、阳离子型和非离子型。研究发现,阳离子聚丙烯酰胺阴离子聚丙烯酰胺都能有效改善污泥的脱水性能,可作为污泥离心脱水的调理剂,且阳离子聚丙烯酰胺的效果优于阴离子聚丙烯酰胺。但阴离子聚丙烯酰胺的用量比阳离子聚丙烯酰胺低1 ~ 2倍,且价格相对便宜,应作为污泥脱水的首选。

  加入聚丙烯酰胺之所以能改善城市污泥的沉降脱水性能,与其通过吸附、表面反应和架桥作用对污泥表面物质的影响有关。

城市污泥处理应如何选择聚丙烯酰胺的型号(图1)

  污水处理过程中产生的污泥颗粒较小,带负电荷,颗粒之间相互排斥,导致活性污泥聚集体不易压缩,自然沉降。同时,存在于污泥表面的胞外聚合物(EPS)中的蛋白质具有许多高亲水性的极性基团。使得污泥絮体的外表面吸附了大量的水分子,不仅增加了细胞粘附的水量,而且在其表面形成了厚厚的水膜,增加了污泥脱水的难度。胞外总糖的亲水性比胞外蛋白强,具有较强的粘附性,使污泥形成凝胶,含有较多的间隙水,影响胶体颗粒的布朗运动,削弱絮凝作用。污泥调理的目的之一是向污泥中添加各种调理剂。通过改变污泥颗粒的荷电性能,可以释放污泥EPS中的糖类、蛋白质和核酸,减少污泥表面与水分子结合的大分子物质的数量,减弱污泥颗粒之间的斥力,降低污泥颗粒的亲水性,从而提高污泥的脱水性能。

  适当的水解度和分子量:

  城市污泥颗粒的胶体通常带负电,阴离子聚丙烯酰胺对城市污泥调理的机理主要包括聚丙烯酰胺中某些基团产生的氢键和范德华力,或者聚丙烯酰胺中某些基团与胶体表面之间的特殊反应和桥联。这些效应受聚丙烯酰胺相对分子量和水解度的影响,导致不同剂型聚丙烯酰胺的污泥沉降和脱水性能的差异。结果表明,相对分子质量相同时,水解度越大,污泥絮凝颗粒粒径越大,上清液体积越大,污泥比电阻越小,泥饼含固量越高,对脱水性能和沉降性能的改善效果越好。当水解度相同时,相对分子量增大,污泥絮体粒径和上清液体积增大,污泥比阻降低,泥饼含固量增加,对脱水沉降性能的改善效果更好。但当相对分子质量进一步增加到1200万时,污泥絮体粒径减小,比阻增大,泥饼含固量降低,脱水沉降性能相应下降。据分析,聚丙烯酰胺的水解度越高,其链上能水解的活性官能团就越多。带负电的官能团通过吸附架桥和氢键作用压缩污泥表面的双电层,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。但在聚丙烯酰胺水解度相同的情况下,相对分子量越高,絮凝的分子链越长,活性官能团越多,其吸附、架桥和网捕能力越强,对污泥沉降性能的改善效果越好。但当相对分子量过大时,许多聚丙烯酰胺链端吸附在同一污泥颗粒上或缠绕在其表面形成水合壳,阻碍絮凝,从而降低污泥沉降和脱水性能。因此,存在改善污泥脱水性能的最佳聚丙烯酰胺剂型。

  聚丙烯酰胺投加量越大,参与吸附架桥的聚丙烯酰胺分子越多,对污泥脱水和沉降性能的改善效果越好。但当投加量超过某一点时,投加量的增加会导致絮凝剂分子的缠结,降低吸附架桥能力。因此,从污泥调理的角度来看,聚丙烯酰胺存在一个最佳用量。

  结论:

  当聚丙烯酰胺的相对分子量相同时,提高水解度可以改善污泥的沉降和脱水性能。当聚丙烯酰胺水解度相同时,提高相对分子质量也能提高其沉降脱水性能,但当相对分子质量高达1200万时,沉降脱水性能会下降。

  还发现,当聚丙烯酰胺的相对分子量相同时,增加水解度可以提高上清液中蛋白质和糖的浓度,而增加聚丙烯酰胺的相对分子量也可以提高上清液中蛋白质和糖的浓度。然而,当相对分子质量增加到1200万时,上清液中蛋白质和糖的浓度降低,表明污泥表面胞外聚合物(EPS)的脱落是阴离子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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