壓濾機(jī)固液分離絮凝劑的實(shí)驗(yàn)研究與比選

（1）可供選擇的絮凝劑前期分析淤泥調(diào)質(zhì)所用的藥劑可分為兩大類：一類是無機(jī)混凝劑，另一類是有機(jī)絮凝劑。無機(jī)混凝劑包括鐵鹽和鋁鹽兩類金屬鹽類混凝劑以及聚合氧化鋁等無機(jī)高分子混凝劑，有機(jī)絮凝劑主要是以PAM等為代表的有機(jī)高分子物質(zhì)，PAM是Polyacrylamide 的縮寫，中文名字稱聚丙烯酰胺。

①鐵鹽絮凝劑原理與缺點(diǎn)常用的鐵鹽絮凝劑是三氯化鐵，它的原理主要是隨著絮凝劑的加入，污泥所附帶的正電荷離子吸引并中和污泥上負(fù)電荷，從而減少了污泥顆粒間的排斥力，最終形成比較大的絮團(tuán)，從而改善其沉降脫水性能，但該種混凝劑適合的pH值在6.8～8.4之間，其水解過程中會(huì)產(chǎn)生H+，會(huì)降低pH值，因而一般需投加石灰作為助凝劑。對(duì)于混合生污泥來說，三氯化鐵的加藥量一般為20％～60％，一般的石灰投加量為200％～400％，消化污泥的石灰投加量一般為100％～200％。使用三氯化鐵的一個(gè)較大缺點(diǎn)，是對(duì)金屬管道或設(shè)備有較強(qiáng)烈的腐蝕，使之降低使用壽命。

②鋁鹽絮凝劑的原理與缺點(diǎn)鋁鹽絮凝劑一般采用硫酸鋁，在相同的低投加量下，硫酸鋁不斷水解生成不同形態(tài)的聚合物，其絮凝作用主要是靠吸附電中和，但硫酸鋁無法達(dá)到聚合鋁的除濁效能。該混凝劑調(diào)質(zhì)效果不如三氯化鐵，且用量大，但由于無腐蝕性，儲(chǔ)運(yùn)方便，使用也較多。聚合氯化鋁作為一種高分子無機(jī)混凝劑，調(diào)質(zhì)效果好，投藥量少，雖價(jià)格偏高，但也在使用。

③聚丙烯酰胺(PAM)在本研究的適用性與優(yōu)勢(shì)人工合成有機(jī)高分子絮凝劑在污泥調(diào)質(zhì)中普遍使用，基本取代無機(jī)混凝劑、常用的有機(jī)高分子絮凝劑是聚丙烯酰胺(俗稱PAM)，其聚合度n高達(dá)20000～90000，相應(yīng)的分子量達(dá)到50萬～800萬，通常為非離子型高聚物，但通過水解產(chǎn)生陰離子型，通過引入基網(wǎng)制成陽離子型。采用聚丙烯酰胺進(jìn)行調(diào)質(zhì)，其肥效和熱值都不降低，因此當(dāng)污泥脫水后用作農(nóng)肥或焚燒時(shí)，最好采用該類藥劑。另外，聚丙烯酰胺在調(diào)質(zhì)過程中，能與一些溶解性折光物質(zhì)生成沉淀，減少脫水濾液中的污染物，是目前調(diào)質(zhì)效果最好的藥劑，使用也越來越普遍，且本文主要采用彈性板框壓濾機(jī)脫水進(jìn)行淤泥調(diào)質(zhì)研究，對(duì)泥量要求很嚴(yán)格，宜采用高分子絮凝劑，如果采用無機(jī)藥劑，增加泥量，會(huì)大大降低壓濾機(jī)的脫水能力。

④不同絮凝劑對(duì)淤泥的調(diào)質(zhì)效果驗(yàn)證為驗(yàn)證無機(jī)混凝劑與有機(jī)絮凝劑對(duì)淤泥的調(diào)質(zhì)效果，本文在實(shí)驗(yàn)室選用的調(diào)質(zhì)藥劑包括陽、陰、非離子型聚丙烯酰胺等有機(jī)絮凝劑和三氯化鐵無機(jī)混凝劑，以及石灰等助凝劑，對(duì)淤泥進(jìn)行含水率實(shí)驗(yàn)的觀察，以淤泥在同等時(shí)間的沉降比、濃縮倍數(shù)、底泥含固率等為指標(biāo)，分析脫水劑種類及投加量對(duì)淤泥沉降性能的影響，并篩選出最佳的絮凝劑，分別對(duì)淤泥的調(diào)質(zhì)進(jìn)行效果對(duì)比，詳見圖4-8~圖4-9

從圖4-8及圖4-9可以看出，無機(jī)混凝劑的調(diào)質(zhì)效果較差，當(dāng)用量達(dá)到40％時(shí)，淤泥脫水后的含水率最低，可降低至79.17％，使用三氯化鐵降低淤泥的含水率效果并不佳的原因主要是三氯化鐵發(fā)揮了對(duì)淤泥的電荷中和作用，可以使原生淤泥膠體脫穩(wěn)，但對(duì)淤泥絮團(tuán)的形成起不到促成作用，只能改善淤泥的沉降脫水性能，并且淤泥的膠體顆粒很容易受三氯化鐵的鐵離子影響，當(dāng)三氯化鐵投加量稍過大時(shí)，淤泥顆粒因吸附了鐵離子而帶上了正電荷，使淤泥膠體顆粒因電荷排斥而呈現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)，最終導(dǎo)致絮凝效果下降；有機(jī)絮凝劑中離子型PAM調(diào)質(zhì)效果較好，尤其是1200萬分子量的陽離子PAM的效果最佳，淤泥調(diào)質(zhì)脫水后的含水率最低降至74.4％，對(duì)應(yīng)調(diào)質(zhì)藥劑用量為0.3％，以PAM為代表的有機(jī)絮凝劑其淤泥調(diào)質(zhì)效果優(yōu)于無機(jī)混凝劑，原因是PAM是一種有機(jī)高分子聚合物，其主鏈上有活潑的酰胺基和雙鍵，由于淤泥由帶負(fù)電荷的顆粒組成，陽離子PAM可以中和其負(fù)電荷，PAM對(duì)淤泥的調(diào)理是通過吸附架橋功能聯(lián)接大量污泥顆粒使之形成較大的淤泥絮團(tuán)，從而提升了脫水性能，致使淤泥絮團(tuán)沉降下來，達(dá)到泥水分離的最優(yōu)效果，其吸附架橋的強(qiáng)作用、低投量高脫水的絮凝效果是其它無機(jī)混凝劑不可比擬的。

（2）研究對(duì)象絮凝劑選取的實(shí)驗(yàn)過程為滿足對(duì)河道淤泥進(jìn)行快速脫水的要求，淤泥在進(jìn)行脫水處理前，需要根據(jù)淤泥處理量加入絮凝劑作為淤泥脫水絮凝的前處理，因此，本文在試驗(yàn)區(qū)對(duì)絮凝劑進(jìn)行了篩選擇優(yōu)[47]。A 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備材料實(shí)驗(yàn)室所需的儀器：量筒、漏斗、燒杯，秒表，重力濾水分析漏斗、篩網(wǎng)、天平，磁力攪拌器，以及容器若干個(gè)。產(chǎn)品型號(hào)待篩選：AN910SH、AH912、AN926SHU、A110以及FO4350SSH。

B 實(shí)驗(yàn)步驟①以上不同的絮凝劑各稱0.4g，在容器中盛裝200ml的水，將不同的絮凝劑投入水中并通過攪拌器持續(xù)攪拌至均勻，最后PAM的濃度應(yīng)配備為0.2%。②將采樣回來的淤泥樣品提取400g，將其調(diào)配成含水率約為90%，稀釋泥漿為4L。③量取約200ml的淤泥放在燒杯中，并隨意選取某種絮凝劑按照不同的投放量加入所配備的PAM液體，給予充分?jǐn)嚢琛＂茉谒x定的投加量基礎(chǔ)下，把存放在燒杯中的淤泥反復(fù)放入其它燒杯中，目的是為了將淤泥與絮凝劑完美的混合，最后觀察絮凝體在形成球體狀態(tài)的實(shí)際效果。⑤在絮凝體比較穩(wěn)固的情況下，將球體性質(zhì)的絮凝體倒入其他燒杯約為6次，進(jìn)而加入過濾水裝置，讀取濾出水的最終數(shù)據(jù)（體積）。C 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表4-16及圖4-10示為本文對(duì)絮凝劑選型的結(jié)果。通過綜合對(duì)比分析，得出的結(jié)論是絮凝劑的陽離子處理效果不好，但陰離子的效果卻很明顯，最終表明絮凝劑AN910SH從投加量或各時(shí)間段的濾水測(cè)試效果均是最優(yōu)的。

絮凝劑的選取與最終比例搭配根據(jù)絮凝劑的作用原理，只有在絮凝劑投加量適當(dāng)時(shí)，即膠體粒子部分表明被覆蓋，才能在微粒間產(chǎn)生有效的吸附架橋作用，并獲得最佳絮凝效果，這是因?yàn)樾跄齽┑姆N類、投加量不同，最終處理的淤泥其含水率也不同，且由于淤泥成分的復(fù)雜性，單一的脫水劑并不能滿足其脫水的要求，所以經(jīng)過單一脫水劑處理后的淤泥含水率仍然很高，而且投加量也相對(duì)較大，增加了實(shí)驗(yàn)的成本。在實(shí)驗(yàn)室各種條件下的實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明，采用PAM的陰離子類型即AN910SH與PAM的陽離子類型即C4101兩者相結(jié)合才能發(fā)揮最好的脫水效果，兩者添加量的最佳比例為1：1，按此比例調(diào)制而成的作為河道淤泥脫水一體化工藝的絮凝劑其效果是非常的明顯與高效，從實(shí)驗(yàn)情況來看，單加某種離子型的PAM會(huì)出現(xiàn)跑泥的不良現(xiàn)象，且最終獲取的濃縮淤泥工程量較少，不滿足工程的實(shí)際施工需要，而采用PAM陰、陽離子相結(jié)合并加以比例調(diào)配形成的綜合脫水劑則起到了高效脫水，濃縮淤泥產(chǎn)量高的作用，同時(shí)也表明了采用PAM陰、陽離子以1：1的比例（濃度為1kg/m3）搭配處理飽含高含水率的河道淤泥是可行的、有效的。

絮凝劑在本試驗(yàn)工程的實(shí)際作用在處理廢水中含重金屬物沉淀時(shí)，為了加速沉降和固液快速分離，選用PAM 絮凝劑，實(shí)踐證明其絮凝效果是顯著的。PAM 能使懸浮物質(zhì)通過電中和、架橋吸附等起絮凝作用。PAM 用作絮凝劑時(shí)，只要使用得法，效果是顯而易見的，所形成的絮凝體大，沉降速度快，沉渣易脫水，且用量?jī)H為無機(jī)絮凝劑的1/30 ~ 1/300。這樣便于固液分離連續(xù)處理創(chuàng)造了條件。在處理重金屬?gòu)U水時(shí)，如果采用斜板固液分離，使用PAM絮凝劑時(shí)，就能加速顆粒沉降，增加斜板固液分離的效率；如果采用氣浮固液分離，使用PAM絮凝劑時(shí)，顆粒不易分散，并能加速向上漂浮。在原含水率約為95%的河道淤泥濃縮產(chǎn)物添加PAM后進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，通過絮凝劑本身固有的架橋吸附作用，可以通過一系列綜合反應(yīng)，逐漸將微小的顆粒物凝結(jié)成球體或圓形的粗大顆粒，隨著絮凝團(tuán)體的不斷擴(kuò)大，也相應(yīng)的提高了淤泥顆粒狀的沉降速度，最終降低淤泥的含水率[48,49]。單因素實(shí)驗(yàn)已經(jīng)研究出PAM的最佳投加量為0.05g/L，目前，市場(chǎng)上PAM主要是以固體粉末狀存在，結(jié)合本試驗(yàn)工程的實(shí)際情況，本文對(duì)研究對(duì)象清淤工程絮凝劑的加藥量采用0.5g/L的混合絮凝劑，經(jīng)帶式壓濾機(jī)壓濾后，出泥量約為10~15m3/h。