不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

第*’卷第期’(年月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7B,7CB$’(不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究刘欢$杨家宽!$时亚飞$李野’$何姝’‘华中科技大学环境科学与工程学院$武汉!E*(($E’’‘宇星科技发展深圳#有限公司$深圳!)&()$#摘要!污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选B以聚丙烯酰胺V31#(=@6;*及无机复合物等几种常用的调理剂为例$通过测定调理后污泥比阻5/=#(毛细吸水时间652#(污泥沉降性能(泥饼含水率及污泥脱水率)个常用评价指标$探讨了各种指标之间的相关性B结果表明$当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时$5/=与652具有良好的正线性相关性?’分别为(‘#%((‘#*#B5/=及652均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能$但不能很好地预测离心脱水效果B污泥的沉降性能与5/=(652大致呈现出相同的变化规律B由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性$但不存在对应性$因此优选调理剂时$建议综合考虑泥饼含水率和脱水率B关键词!污泥’调理’脱水性能’比阻’毛细吸水时间’沉降性能’脱水率中图分类号!^$()!文献标识码!3!文章编号!(’)(D**(’(#D**#ED(%收稿日期#’((D’DE’修订日期#’(D(ED($基金项目#国家自然科学基金项目)($&%’#’教育部新世纪人才支持计划项目,6+2D(#D(*#’#’华中科技大学自主创新研究基金项目’(25’*#作者简介#刘欢#&$a#$女$硕士研究生$主要研究方向为污泥的处理与处置$+DFGA;!8AM:7;@(*’(K’%‘M7F!通讯联系人$+DFGA;!HIG8UKFGA;B:N9B@?BM8\%4F)’+(,0’$+1/EF4#F)’+(?(*%^%,+14#*9%5%HF)%&’(92%&1+&6F(7%;(*%&5’11%&%()-+(*’)’+(’(92&+9&F6,4.W[G8$X3,Y\AGDIG8$5[.XGDS@A$4.X@’$[+5:’‘5M:77;7S+8CAL78F@89G;5MA@8M@G8?+8UA8@@LA8U$[Gc:78UW8AC@LNA97S5MA@8M@j2@M:87;7U$e:G8!E*(($E$6:A8G’’‘W8AC@LN9GL5MA@8M@j2@M:87;7U5:@8c:@8#67B49?B$5:@8c:@8!)&()$$6:A8G#3,)&F7)!V@LS7LFG8M@N7S?ASS@L@89N;?U@M78?A9A78@LNGL@?ASSAM;997@CG;G9@?@979:@N@7SCGLA7N@CG;G9A78A8?@J@NB2GIA8UN@C@LG;9LG?A9A78G;N;?U@M78?A9A78@LN$@BUBV31$=@6;*G8?A87LUG8AMM7FO7NA9@M78?A9A78@LNGN@JGFO;@NG8?SAC@@CG;G9A78A8?@J@NA8M;?@NO@MASAML@NAN9G8M@97SA;9LG9A785/=#$MGOA;;GLNM9A789AF@652#$N;?U@N@99;A8UO@LS7LFG8M@$QG9@LM789@897SN;?U@MGI@G8??@QG9@LA8U@SSAMA@8M$Q@L@A8C@N9AUG9@?L@NO@M9AC@;A87L?@L97N9?9:@M7LL@;G9A78GF78U9:7N@A8?@J@NB2:@L@N;9NA8?AMG9@GNAU8ASAMG89O7NA9AC@;A8@GLM7LL@;G9A78R@9Q@@85/=G8?652?’CG;@NGL@(‘#%G8?(‘#*$L@NO@M9AC@;#GS9@LG??A8U?ASS@L@899O@N7SM78?A9A78@LN7L?ASS@L@89GF7897SM78?A9A78@LNBe:A;@9:@MG8OL@MAN@;L@S;@M9O;G9@G8?SLGF@SA;9@LOL@NN@SSAMA@8M$R99:@SGA;97OL@?AM99:@@SS@M9N7SM@89LASUG;?@QG9@LA8UB5;?U@N@99;A8UO@LS7LFG8M@OL@N@89N9:@NAFA;GL9@8?@8MA@NQA9:5/=G8?652B5A8M@9:@L@AN78;;AFA9@?M7LL@;G9A78LG9:@L9:G8N9LAM9M7LL@NO78?@8M@R@9Q@@8QG9@LM789@897SN;?U@MGI@G8??@QG9@LA8U@SSAMA@8MB2:N$R79:SGM97LNN:7;?R@M78NA?@L@?N89:@9AMG;;A87O9AFAcA8U?7NGU@O@LS7LFG8M@NBA%GH+&*,!N;?U@’M78?A9A78A8U’?@QG9@LA8UO@LS7LFG8M@’NO@MASAML@NAN9G8997SA;9LG9A785/=#’MGOA;;GLNM9A789AF@652#’N@99;A8UO@LS7LFG8M@’?@QG9@LA8U@SSAMA@8M!!城市生活污泥有机物含量高,-$污泥脱水困难成为污泥处理与处置的瓶颈问题B近年来$开发新型调理剂来改善污泥脱水性能已成为国内外的研究热点B现有的研究主要集中于调理方案的比选及优化配方等方面,’a$-$但学者们选取的评价指标各异B衡量污泥脱水难易程度最常用的指标包括比阻NO@MASAML@NAN9G8M@97SA;9LG9A78$5/=#及毛细吸水时间MGOA;;GLNM9A789AF@$652#B污泥沉降速率或时间D界面高度曲线所反映的沉降性能也被作为衡量调理污泥脱水性能的指标,&$#-B此外$测定真空抽滤(板框压滤和离心脱水实验后泥饼的含水率也可作为脱水性能最直观的评价方式B吴幼权等,(-采用复合絮凝剂631D6V31调理污泥$以脱水率及沉降速率为主要评价指标$得出其投加量为*(FU24k时$脱水率为#(h以上$沉降速率达(‘))MF2NkB杜丽英等,-利用抽滤FA8的滤液体积和抽滤)FA8的泥饼含水率为标准$判定壳聚糖接枝共聚物调理污泥的效果B李恺等,’-研究了表面活性剂对改善污泥脱水性能的影响$结果表明药剂投加量在$‘*&U24k时$真空抽滤)FA8后$泥饼含水率降至%&‘$*hB4等,*-采用=@8978试剂作为调理剂$能使污泥比阻减少#(h以上$测定比阻后的泥饼含水率可降至$)‘’hB_@89@;等,E-则用652评价污泥脱水性能B由于国内外学者们选取的反映污泥脱水性能的指标并不完全一致$且未见对于多种指标之间相关性的系统研究报道$导致目前很难将不同调理期刘欢等!不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究方案进行比较$为污泥调理剂的筛选带来了困难B本研究对污泥比阻5/=#(毛细吸水时间652#(污泥沉降性能(泥饼含水率及脱水率等指标之间的相关性进行了分析$旨在为选取合适的污泥脱水性能评价指标提供参考依据BIJ材料与方法IKI!实验材料污泥取自武汉市龙王嘴污水处理厂初沉池和二!!沉池排出的混合污泥$其基本特性见表‘为减小污泥特性的变化对实验结果的影响$污泥取回后立即放入Er冰柜中冷藏$全部实验于*日内完成B实验所用阳离子型聚丙烯酰胺V31#为相对分子质量)((万以上的分析纯试剂’一级粉煤灰由平顶山姚孟电厂提供’生石灰过(‘)FF标准方孔筛$有效氧化钙为%(‘(h’=@6;*分析纯试剂#杂质含量低于‘(h$使用时配制成)U24k的溶液B表IJ污泥的基本特性2GR;@!TGNAMOL7O@L9A@N7SN;?U@密度PU2F4kO[含水率Ph60_PFU24k560_PFU24k55PU24k有机物含量PU2Uk比阻t(’PF2IUk‘(%‘(#$‘E#*’E‘(*’&‘*’E‘(‘*)$#‘*’%IKL!实验及分析方法IKLKI!调理剂的选取及调理方案如表’所示$实验方案中共选取了E大类调理剂$并采用原污泥进行一组空白对比实验B聚丙烯酰胺V31#是污水处理厂普遍采用的污泥调理剂,)$%-$实验序号定为&’粉煤灰与生石灰作为常见的无机助凝剂$在污泥脱水中充当骨架构建体NI@;@978RA;?@L#,-$能够有效改善污泥的可压缩性能$对污泥深度脱水具有积极作用$实验序号定为+’=@6;*是最常用的高价阳离子无机混凝剂$在调理中起到电负性中和作用$实验序号定为,’基于骨架构建体的无机复合调理剂=@6;*b粉煤灰b生石灰#可以发挥铁盐混凝与粉煤灰(生石灰骨架构建体的协同作用$实验序号定为/B多组分中单因子变化对污泥脱水性能的影响是复合调理剂研究中不可或缺的环节$因此本文以生石灰投加量为例$研究此实验过程中各种评价指标之间的相关性$依次定义为/D((/D(/D’(/D*和/DE‘取’((F4原污泥于)((F4烧杯中$分别投加不同种类(不同质量的调理剂B设定快速搅拌转速为*((L2FA8k$慢速搅拌转速为)(L2FA8k,$$&-B为保证实验数据的代表性$单组实验重复E次并计算相应的标准差B表LJ污泥调理方案#2GR;@’!5;?U@M78?A9A78A8UNM:@F@N序号调理剂编号调理方案(/5原污泥空白对比实验&V31V31(‘U24k#(快搅’FA8(慢搅(FA8+=3D4粉煤灰(U24k#(慢搅$FA8(生石灰)U24k#(慢搅)FA8,=@=@6;*’U24k#(快搅’FA8(慢搅(FA8/D(=@D=3D4(=@6;*’U24k#(快搅’FA8(粉煤灰(U24k#(慢搅(FA8/D=@D=3D4)=@6;*’U24k#(快搅’FA8(粉煤灰(U24k#(慢搅)FA8(生石灰)U24k#(慢搅)FA8/D’=@D=3D4(=@6;*’U24k#(快搅’FA8(粉煤灰(U24k#(慢搅)FA8(生石灰(U24k#(慢搅)FA8/D*=@D=3D4)=@6;*’U24k#(快搅’FA8(粉煤灰(U24k#(慢搅)FA8(生石灰)U24k#(慢搅)FA8/DE=@D=3D4’(=@6;*’U24k#(快搅’FA8(粉煤灰(U24k#(慢搅)FA8(生石灰’(U24k#(慢搅)FA8#括号中数据表示调理剂在原污泥中的投加量IKLKL!污泥过滤性能表征污泥过滤性能一般用5/=或652表征$5/=越大$污泥脱水性能越差’652越小$污泥脱水性能越好B本研究中5/=测定采用图所示的自制装置,#-B652测定采用652仪*(E1$2LA978+;@M9L78AMN#$选用直径MF的漏斗BIKLKM!污泥沉降性能表征量取’(F4原污泥$按照表’所示的方案进行调理后$倒入((F4具塞量筒中$每隔(FA8记录次固液分界面高度$共计时#(FA8$在同等条件下$比较调理污泥的沉降性能BIKLKR!污泥脱水性能表征以真空抽滤(板框压滤(离心脱水后泥饼的含水率以及折算的脱水率为标准衡量调理后污泥的脱水)#**环!!境!!科!!学*’卷图IJ多联式污泥比阻测定装置=AU‘!1;9ADM7O;@?F@GNLA8U?@CAM@7SN;?U@5/=性能B含水率采用重量法测定!取出部分污泥泥饼置于蒸发皿中$于烘箱内()r恒温烘干%a&:至恒重$放入干燥器中冷却后称重$根据下式计算!含水率/9’89*9’89((X#式中$9为空蒸发皿质量U#’9’为蒸发皿和湿样质量U#’9*为蒸发皿和干样质量U#,’(-B脱水率计算公式如下!脱水率/HL8HMHL((X’#式中$HL为原污泥中的总水量$HM为泥饼中残留的水量B真空抽滤脱水实验采用上述比阻测定装置$通过调节转子流量计将压力保持在(‘(&1VGB由于=@D=3D4系列配方脱水速率较快$泥饼在’FA8左右龟裂$真空压力下降B因此为保证实验条件的一致性$抽滤’FA8后即测定泥饼的含水率B板框压滤脱水实验采用图’所示实验室设计定做的压滤机完成$压滤时间为