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随着石油化工、炼油污水生物处理工艺的推广普及,剩余污泥的处理已成为当前十分突出的问题。根据我国污水处理规划,至2010年,我国的污泥年产量将高达7500万吨。所以为了便于污泥后续的处理处置,减少环境污染,必须采取措施降低污泥含水率,减少污泥体积。污水处理厂通常投加絮凝剂改善污泥的脱水性能,但致使污水处理成本过高。超声波处理剩余污泥是近期国内外发展的新兴技术。该法兼有各种处理方法的优点:反应条件温和、降解速度快、适用范围广、可以和其他水处理技术结合使用。
本文从絮凝剂、超声以及二者的结合使用等三个方面出发,研究了单一絮凝剂、复配絮凝剂对污泥的脱水效果、超声处理污泥的最佳工艺条件、超声结合复配絮凝剂处理污泥的优化条件,并进行了简单的经济估算。还探讨了不同预处理手段对污泥形态的影响,分析了它们各自的作用机理,为污泥脱水实验提供了理论依据。
通过污泥脱水实验,得出PAM、PAC和PAFC这3种絮凝剂各自的最佳投加量均为污泥干基的7‰,壳聚糖为12‰,在此投加量下,污泥的脱水效果最好。通过无机与有机絮凝剂的复配实验得到了各复配絮凝剂的最佳配比(质量比):PAM/PAFC=2/1,PAM/PAC=3/1,壳聚糖/PAFC=2/1,壳聚糖/PAC=2/1,PAM/壳聚糖=1/2。在这些投加比例下,污泥的脱水效果优于单独投加无机絮凝剂,优于有机絮凝剂或与之相当。
频率为10kHz和20kHz超声对污泥脱水均有促进作用。它们的最佳作用条件分别为200W/m2下处理1.5min、400W/m2下处理2.5min,在此条件下二者对污泥的脱水效果相差不大。超声与絮凝剂共同作用于污泥时存在最佳作用次序,先加絮凝剂再超声比先超声再加絮凝剂可使污泥的脱水率提高2%。20kHz超声最佳条件下结合4‰的PAM,就基本可以达到无超声作用时加入7~8‰PAM的脱水效果:再结合最佳复配絮凝剂(以PAM-PAFC为例,复配比例为1:1),可使污泥的含水率进一步降低,比仅添加PAM时降低4.6%,每吨污泥的处理费用从3.04元降为1.76元,不但减少了污泥体积,还降低了污泥处理费用。