垃圾填埋場滲濾液污泥脫水方案
【重慶水處理設備網http://xqccscq.com/】摘 要:以污泥比阻(SＲF毛細吸水時間(CSTZeta電位作為污泥脫水性能的評價指標，對顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進行優化，并結合傅里葉轉換紅外光譜(FTIＲ)對污泥脫水機理進行論述。結果標明，最佳投加條件下，相比 PA M和 FeCl3聯用，PA M和 Al2SO43聯用對污泥脫水性能更好。投加比為:6mL污 泥投加1mL0． 77%PA M聯用 6mgAl2SO43此條件下，SＲF由 3． 491011m/kg降至 0． 21011m/kgCST由 30． 2s降至 11． 5sZeta由 21． 2mV升至 6． 4mVFTIＲ 光譜研究也從機理上表明，PA MAl3+Fe3+能夠與 污泥的OH等官能團相互作用，并且在最佳投加條件下，PA M與 Al2SO43聯用在3284． 23cm1處的紅外吸 收峰峰值明顯高于 PA M與 FeCl3聯用的紅外吸收峰峰值。研究證明，此方法可提高西安市江村溝垃圾填埋場污 泥脫水性能。
關鍵詞:污泥脫水性能;毛細吸水時間;污泥比阻;Zeta電位;FTIＲ 光譜
西安市江村溝垃圾填埋場臨時運行以來，對滲濾液剩余污泥采取超濾、污泥濃縮、PA M脫水、外運處置，該法也是目前國內對滲濾液污泥處理的常用方法之一。現有污泥脫水處置手段眾多，主要有熱處理、凍結和解凍、生物水解、絮凝、超聲波預處置以及臭氧處置等，但這些方法存在污泥脫水難、費用高等問題。
該廠經 PA M脫水后的剩余污泥含水量仍高達75%滿意足填埋要求，為解決該問題，本研究將沿用 PA M并分別聯用兩種不同絮凝劑的方法，以污泥比阻(SＲF毛細吸水時間(CSTZeta電位作為污泥脫水性能的評價指標對顯著影響污泥脫水性能的絮凝劑的添加條件進行優化以進一步提高污泥的脫水性能，優化西安市江村溝垃圾填埋場滲濾液污泥脫水方案。
1實驗局部
1． 1資料與儀器
剩余污泥、陽離子 PA M溶 液 質 量 濃 度 為0． 77%溶液均取自于西安市江村溝垃圾滲濾液處理廠;FeCl3質量分數 38%Al2SO43質量分數87%均為工業品。304BCST測定儀;DHG-9023A 恒溫鼓風干燥箱;B-88循環水真空泵;Zeta電位儀(JS94K型微電泳儀);FTIＲ-650紅外光譜儀。
1． 2實驗方法取
200mL垃圾滲濾液剩余污泥于 250mL燒杯中，按 0． 77%PA M絮凝劑體積/污泥體積為 1/6加 入 0． 77%陽離子 PA M置于攪拌機上，先快速攪拌(150r/min3060s后慢速攪拌(50r/min35min分別經濾紙潤濕、蒸餾水稀釋、抽濾、烘干等條件下測毛細吸水時間、Zeta電位、污泥比阻、FTIＲ光譜各項指標。
1． 3性能測試
1.3.1污泥毛細吸水時間 CST
分別取 50mL經 PA MFeCl3Al2SO43調理過的污泥和空白污泥，倒入直徑為 15mm玻璃圓柱，濾紙潤濕半徑20mm所用時間為 CST
1.3.2Zeta電位
取一定量的調理后污泥，用蒸餾水稀釋 100倍，用 Zeta電位儀測量。
1.3.3污泥比阻(SＲF
取 50mL調理后的污泥樣品于直徑 150mm布氏漏斗，進行抽濾。記下過濾時間 ts和濾液體積 Vm3利用 t/V對 V作曲線，該曲線的斜率為 b根據下式(1計算 SＲF
1.3.4FTIＲ 光譜
取空白和調理后污泥50mL80℃下烘干，研磨成粉狀，FTIＲ 光譜儀上測定。
2結果與討論
2． 1PA M對污泥脫水性能的影響
表 1為 PA M投加體積比對污泥脫水性能的影響，污泥體積為 200mL
由表 1可知，投加 PA M之前，CST顯示為395． 9sSＲF為 3． 491011m/kg＞ 1． 01011m/kg即為難脫水污泥)Zeta電位為 28． 4mV由于污泥是由帶負電荷的顆粒組成。開始階段，隨著陽離子 PA M投加比的增加，一方面由于 PA M絮凝作用;另一方面由于正電荷的引入，使得污泥間的靜電斥力不斷減小，更有利于絮體的形成，因此污泥的CST與 SＲF下降較為明顯。當 PA M體積投加比為 1/6滲濾液剩余污泥的CST和 SＲF達到最小值，分別為 30． 2s0． 221011m/kg＜ 1． 01011m/kgZeta電位為 21． 2mV當 PA M體積投加比增大到1/5時，污泥的CSTSＲF出現回升，此時可能由于過量的PA M而增大活性污泥顆粒外表的粘度，從而有利于水分子的分離，使得污泥外表的自由水減少。整個反應過程中由于陽離子 PA M投加體積比不斷增加，使得污泥顆粒外表引入的陽離子不時增加，因此 Zeta電位不斷增加，但是Zeta電位的過分增大并不能使得污泥絮體更好的脫水。因此，從藥劑節省和脫水性能優化兩方面綜合考慮，確定 PA M最佳投加比為 1/6
2.2PA M投加比為 1/6時，FeCl3溶液投加量對污泥脫水性能的影響見表 2先加入的陽離子 PA M對污泥進行電荷中和作用，使污泥膠體脫穩。開始階段，一方面投加 FeCl3發揮絮凝的作用，形成污泥絮團，此過程中，局部結合水被轉化為自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面，由于正電荷的引入也使得 Zeta電位不斷增大，污泥間的靜電斥力不斷減小，更利于絮體的形成。因此，開始階段污泥外表的CST和 SＲF不時減小，當 FeCl3投加量為 1mL時 CST和 SＲF達到最小值，分別為12． 0s0． 201011m/kg隨后繼續增加 FeCl3投加量，反而導致污泥的CST與 SＲF回升，但是隨著陽離子的不時引入，后階段的Zeta電位也是呈上升趨勢，此時由于 Fe3+與 PA M中陽離子基團同電相斥，使得污泥顆粒間排斥作用加大，絮體難以凝聚，有利于污泥脫水。從藥劑節省和脫水性能優化兩方面綜合考慮，確定 FeCl3最佳投加量為每毫升污泥中投加 1mL
2.3PA M投加比為 1/6時，Al2SO43溶液投加量對污泥脫水性能的影響如表 3所示，先加入的陽離子 PA M對污泥進行電荷中和作用，使污泥膠體脫穩。開始階段，一方面，投加 Al2SO43發揮絮凝的作用，形成污泥絮團。此過程中，局部結合水被轉化為自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面由于正電荷的引入，也使得 Zeta電位不斷增大，污泥間的靜電斥力不斷減小，更利于絮體的形成。當 Al2SO43投加量為 1mL時，CST和 SＲF達到最小值，分別為 11． 5s0． 211011m/kg隨后繼續增加 Al2SO43投加量，反而導致污泥的CST與 SＲF回升。由于 Al3+與 PA M中陽離子基團同電相斥，使得污泥顆粒間排斥作用加大，絮體難以凝聚。但是后階段的Zeta電位隨著陽離子的不時引入仍然呈上升趨勢。從藥劑節省和脫水性能優化兩方面綜合考慮，確定 Al2SO43最佳投加量為每毫升污泥中投加 1mL
2.4污泥 FTIＲ 光譜分析
PA MPA M和 FeCl3最佳投加比聯用、PA M和 Al2SO43最佳投加比聯用，分別處置污泥，不同投加條件下剩余污泥傅里葉轉換紅外光譜圖見圖 1
1． 原污泥;2． PA M最佳投加量的污泥;3． PA M和 FeCl3最佳投加比的污泥;4． PA M和 Al2SO43最佳投加比的污泥
由圖 1可知，相比較原污泥，不同投加條件下，3284． 231646． 941517． 73cm1處(分別對應于 OH伸縮振動帶和 PA M官能團C＝OCN伸展帶，官能團和 Gulnaz等、Laurent等的報道相似)吸收峰逐漸增強，標明在剩余污泥中投加最佳投加量 PA MPA M和 Al2SO43聯 用、PA M和 FeCl3聯用，可以從污泥絮體中檢測出更多的OH官能團以及 C＝OCN官能團。正是由
于 OH官能團和 C＝OCN官能團、Fe3+Al3+之間發生的相互作用，使得污泥絮體中的游離水增多，污泥脫水性能增強。PA M與 Al2SO43聯用最佳投加比在3284． 23cm1處的紅外吸收峰峰值明顯高于 PA M與 FeCl3聯用最佳投加比的紅外吸收峰峰值，標明 PA M和 Al3+更容易與污泥絮體發生作用，提高了污泥絮體之間的結合能力，發生更多OH從而使得游離水大量增加，污泥的脫水性能得到較大的增強。
3結論
1經 PA M加 FeCl3和 PA M加 Al2SO43調理后，污泥脫水性能得到不同水平的改善，PA M與Al2SO43聯用相比于 PA M與 FeCl3聯用能更好的改善污泥脫水性能，從經濟和污泥脫水性能考慮，對于西安市江村溝垃圾滲濾液處置廠選擇 PA M投加體積比為 1/6Al2SO43投加量為 1mL此條件下，污泥脫水處置最為合理。2PA MAl2SO43FeCl3都能降低污泥絮體間的電荷斥力，使污泥的絮體增大增多，從而更好的降低污泥含水率，有效的提升污泥脫水性能。
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