研究了聚二甲基二烯丙基氯化銨、陽離子 PAM 、鐵鹽 + 石灰的調(diào)質(zhì)方式對活性污泥的脫水性能的影響 , 測試了調(diào)質(zhì)后污泥的毛細吸水時間 CST 、污泥比阻 SRF 、泥餅含水率。結(jié)果表明，3 種調(diào)理劑都能使污泥的 CST 、 SRF 降低明顯 , 但是只有聚二甲基二烯丙基氯化銨和鐵鹽 + 石灰調(diào)理后的污泥泥餅含水率能滿足污泥深度脫水要求。聚二甲基二烯丙基氯化銨投加率為質(zhì)量比為絕干泥量的 3% 時，能將污泥的含水率降低到深脫含水率 55%～65% 的要求。

    〔關(guān)鍵詞〕聚二甲基二烯丙基氯化銨 ; 活性污泥 ; 深度脫水；

    Abstract The authors have studied the influence of the conditioning of activated sludge with polydimethylene diallyl ammoniumchloride (PDAC), cationic polyacrylamide (CPAM), and ferrite+lime upon its dewatering ability, and tested the capillary suction time(CST), specific resistance to filtration (SRF), and sludge cake moisture of the sludge conditioned. The results indicate that all the threeconditioners reduce CST and SRF in the sludge but only the moisture in the sludge conditioned with PDAC and ferrite +lime meets therequirements for deep dewatering. The PDAC dosing rate shall reduce the sludge moisture into 55%～65% of the moisture after deepdewatering when the mass ratio is 3% of the absolute dry sludge.Keywords PDAC; activated sludge; deep dewatering; CST; SRT; cake moisture

    城市污水廠污泥是污水處理的副產(chǎn)物，隨著污水處理量和排放標準的不斷提高，污泥產(chǎn)量日益增大，常規(guī)處理后污泥含水率通常在 78%～83% 左右，難以達到后續(xù)含水率需達到 55%～65% 的深度脫水要求 ，因此對污泥進行深度脫水已成為污泥處理的主要趨勢。在目前各種污泥深度脫水技術(shù)中，化學調(diào)理深度脫水由于工藝簡單、脫水效果好而得到了較為普遍的應(yīng)用，其中尤以“陽離子聚丙烯酰胺”“三氯化鐵 + 石灰”兩種污泥調(diào)理方法最為常見。投加陽離子聚丙烯酰胺的方案，由于活性污泥顆粒的特殊絮體結(jié)構(gòu)及其高度親水性，污泥絮凝后形成的大顆粒絮體中包含了大量難脫去的間隙水和表面水等水分。 因此，污泥在過濾后泥餅含水率仍較高。另外，陽離子型聚丙烯酰胺在自然條件下很難降解，其降解所產(chǎn)生的丙烯酰胺單體也是具有神經(jīng)毒性的劇毒物質(zhì)，且在陽離子型聚丙烯酰胺合成過程中使用的大量表面活性劑等有機溶劑也會對環(huán)境造成污染。 投加三氯化鐵 + 石灰的方案，因三氯化鐵的加入，在污泥中引入了氯離子，不利于后續(xù)污泥處置，投加石灰還會增加污泥干基的產(chǎn)量，增加污泥后續(xù)運輸費、污泥處置費。為此，研究者迫切希望能找到一種替代上述兩種調(diào)理方法的化學調(diào)理污泥方式，不僅能使污泥滿足深度脫水要求，還不會對后續(xù)污泥處置造成不利影響。

    聚二甲基二烯丙基氯化銨作為一種有機脫水劑具有良好的污泥脫水性能，其且對環(huán)境友好，同時對后續(xù)污泥處置工藝有利，污泥焚燒時不會對焚燒設(shè)備造成腐蝕和性的影響，對污泥堆肥亦有利。以聚二甲基二烯丙基氯化銨做脫水劑，考察其對污泥毛細吸水時間 CST 、污泥比阻 SRT 、泥餅含水率的影響，并將其與傳統(tǒng)的“陽離子聚丙烯酰胺”“三氯化鐵 + 石灰”工藝進行對比，實驗表明該類絮凝劑能使污泥含水率降低到 55%～65% ，滿足污泥深度脫水要求。1 實驗部分1.1 主要試劑與儀器本實驗采用的主要試劑如下： 1 ）陽離子聚丙烯酰胺，上海恒鈦環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)，工業(yè)級； 2 ）三氯化鐵（ FeCl 3 ），干粉，工業(yè)級，市售； 3 ）生石灰（ CaO ），干粉，工業(yè)級，市售； 4 ）聚二甲基二烯丙基氯化銨 A（溶液），5 ）聚二甲基二烯丙基氯化銨 B （溶液）。實驗污泥取自上海安亭汽車城污水處理廠帶式脫水機污泥，含水率 80% 左右。小試泥餅壓榨裝置：本實驗中的污泥深度脫水實驗裝置是模擬傳統(tǒng)污泥脫水中所采用的機械壓力脫水的原理專門設(shè)計，壓榨壓力 0～3 MPa 可調(diào)，壓力可以穩(wěn)定維持一段時間。CST 測試儀為英國 Triton 生產(chǎn)， 304B 型號。污泥比阻測試成套裝置，包括布氏漏斗、計量筒、緩沖瓶、真空泵等。水分快速測試儀，為奧豪斯儀器有限公司生產(chǎn)， MB23 型號。

    實驗方法與步驟陽離子聚丙烯酰胺稀釋成質(zhì)量分數(shù)為 0.1% ，待用；三氯化鐵稀釋成質(zhì)量分數(shù)為 20% 的溶液，待用；聚二甲基二烯丙基氯化銨稀釋成質(zhì)量分數(shù)為 20% 的溶液，待用。將含水率 80% 的污泥稀釋到含水率 95% 左右待用。用量筒量取 1000 mL 稀釋后的污泥，加入一定量的藥劑調(diào)理，用玻璃棒攪拌反應(yīng) 10 min 后，再靜置反應(yīng) 20 min ，完成污泥調(diào)質(zhì)。經(jīng)過藥劑調(diào)理后污泥，取出一部分測試毛細吸水時間（ CST ）、污泥比阻（ SRT ），剩下部分用濾布包裹放入小試泥餅壓榨裝置的濾腔中，在底部千斤頂?shù)膲毫ψ饔孟拢勰嘀械乃滞高^濾布流出，在水盒中進行收集。 污泥脫水裝置的工作壓力保持 在2～3 MPa ，20 min，等到污泥中的水分不再流出，保持壓力 10 min 后取出泥餅，用水分快速測試儀測試泥餅含水率。

   藥劑種類和投加率對污泥 CST 值的影響毛細吸水時間指的是污泥在吸水濾紙上滲透一定距離所需要的時間。 “一定距離”根據(jù)使用不同的毛細吸水測試儀而有所差異。 CST 反映了污泥中自由水的過濾性能，表示污泥脫水速度的快慢， CST 越小，污泥脫水性能越好 [5] 。原污泥（含水率 95% ）的 CST 高達 1 126.3 s ，不經(jīng)過調(diào)理，污泥的脫水性能很差。 投加陽離子 PAM 、鐵鹽 + 石灰、聚二甲基二烯丙基氯化銨后，藥劑種類和投加率對 CST 的影響見表 1 。表 1 藥劑種類和投加率對 CST 的影響注 ：1 ）表中“投加率”的含義，當藥劑為液體時，指的是液體藥劑原液重量與污泥干基重量的比值；當藥劑為粉劑時，指的是粉劑藥劑重量與污泥干基重量的比值。 2 ）表中的投加率“ 2%+10% ”， 2% 對應(yīng)的是鐵鹽的投加率， 10% 對應(yīng)的是石灰投加率，其他數(shù)據(jù)類同。 表 2 、表 3 同從表 1 中的數(shù)據(jù)可知： 1 ）投加陽離子 PAM 、鐵鹽 + 石灰、聚二甲基二烯丙基氯化銨后，污泥的 CST下降都很明顯，且隨著藥劑投加率的增加， CST 值更低； 2 ）對于降低 CST 值，效果的是陽離子 PAM ，在 0.6% 的投加率的情況下， CST=25.4 s ； 3 ）同一廠家的聚二甲基二烯丙基氯化銨，隨著藥劑投加率的增加， CST 值呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，投加率在 1.5% 、3% 、6% 時， 對應(yīng)藥劑種類 投加率 /% CST/s聚二甲基二烯丙基氯化銨 A1.53683.156.970.8陽離子 PAM0.20.40.6412.444.225.4聚二甲基二烯丙基氯化銨 B1.53653.434.941.1鐵鹽 + 石灰2+105+158+20418.6118.1118.4110 

    藥劑種類和投加率對污泥比阻 SRF 的影響污泥比阻 SRF 值是表示污泥可過濾性的綜合指標， SRF 值越小，污泥的脫水性能越好，一般認為SRF 值大于 9.18×10 11 cm/g 屬于難脫水污泥，小于3.67×10 11 cm/g 屬于易脫水污泥。污泥原泥（不加藥，含水率 95.2% ）的 SRF 值為1.76×10 12 cm/g ，屬于難脫水污泥。 投加陽離子 PAM 、鐵鹽 + 石灰、聚二甲基二烯丙基氯化銨后，藥劑種類和投加率對污泥比阻 SRF 的影響見表 2 。表 2 藥劑種類和投加率對污泥比阻 SRF 的影響從表 2 中的數(shù)據(jù)可知： 1 ）投加陽離子 PAM 、鐵鹽 +石灰、聚二甲基二烯丙基氯化銨后，污泥比阻大幅度下降，下降趨勢與藥劑投加量正相關(guān)； 2 ）兩廠的聚二甲基二烯丙基氯化銨調(diào)理污泥，污泥比阻 SRF 下降值總體效果均比陽離子PAM、鐵鹽 + 石灰的效果更好；3 ）比較的聚二甲基二烯丙基氯化銨對 SRF 值降低更加顯著，該數(shù)值也與表1中的 CST 值表征污泥脫水性能一致；4 ）同一個廠家的聚二甲基二烯丙基氯化銨的投加率在 3% 時，達到一個較低值，再增加藥劑量，污泥比阻下降并不明顯。2.3 藥劑種類和投加率對泥餅含水率的影響泥餅含水率是污泥脫水性能最直接的表征參數(shù)，也是污泥深度脫水最直接的考核指標。原污泥經(jīng)過各種藥劑調(diào)理后，由小試泥餅壓榨裝置進行壓榨脫水。 對泥餅進行含水率測試，數(shù)值見表 3 。

    從表 3 中的數(shù)據(jù)可知： 1 ）各種調(diào)理方式，隨著加藥率的增加，泥餅的含水率隨之下降； 2 ）陽離子 PAM調(diào)理的的泥餅含水率降低到 79.4% 后難以進一步下降； 3 ）“鐵鹽 + 石灰”調(diào)理的污泥，在投加率 8%+20%時，泥餅含水率達到 56% ，能夠滿足污泥深度脫水要求； 4 ）兩廠的聚二甲基二烯丙基氯化銨均能大幅提高污泥的脫水性能，投加率在 3% 及以上時，泥餅含水率能達到污泥深脫要求的 55%～65% ； 5 ）聚二甲基二烯丙基氯化銨投加率在 3% 是一個節(jié)點，再增加投藥率，泥餅含水率下降不明顯。

    聚二甲基二烯丙基氯化銨是一種以二甲基二烯丙基氯化銨為主體的陽離子型有機高分子聚合物，具有良好的水溶性，水溶液呈中性，在水溶液中電離后產(chǎn)生帶正電荷的季銨鹽類線型作用基團。 它除了具有一般高分子絮凝劑的架橋、卷掃功能外，還具有相當強的電中和能力。 其絮凝機理是高分子陽離子基團與帶負電荷的污泥離子相吸引，降低及中和了膠體離子的表面電和，同時壓縮了膠體擴散層而使微粒凝聚脫穩(wěn)；同時，借助高分子鏈的粘連架橋作用產(chǎn)生絮凝沉降。 經(jīng)電中和，使膠體脫穩(wěn)，并將表面附著水轉(zhuǎn)化成自由水，提高污泥脫水性能。

    在實驗的幾種調(diào)理方式中，陽離子PAM調(diào)理的污泥雖然 CST 和 SRT 降低，但是泥餅含水率降至 77% 以后難以進一步降低，不能滿足深脫含水率要求。鐵鹽 + 石灰和聚二甲基二烯丙基氯化銨在達到一定的藥劑投加量后，能使泥餅含水率至深脫要求。但綜合考慮泥餅含水率、環(huán)境友好及后續(xù)泥餅處置等因素，聚二甲基二烯丙基氯化銨可以代替目前藥劑種類 投加率 /% SRF/(cm/g)聚二甲基二烯丙基氯化銨 A1.5361.87×10 111.17×10 111.14×10 11陽離子 PAM0.20.40.63.51×10 128.52×10 117.64×10 11聚二甲基二烯丙基氯化銨 B1.5366.5×10 105.84×10 105.81×10 10鐵鹽 + 石灰2+105+158+205.06×10 112.58×10 111.75×10 11表 3 藥劑種類和投加率對泥餅含水率的影響藥劑種類 投加率 /% SRF/(cm/g)聚二甲基二烯丙基氯化銨 A1.536686261陽離子 PAM0.20.40.6887977聚二甲基二烯丙基氯化銨 B1.536655857鐵鹽 + 石灰2+105+158+207159.456聚二甲基二烯丙基氯化銨的投加率為絕干污泥量的 3% 左右時，能使泥餅含水率降至深脫要求。對兩廠的聚二甲基二烯丙基氯化銨相比較，認為 C 廠的脫水效果更好。

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