阳离子聚丙烯酰胺PAM在城市污水处理厂的应用

所属栏目:聚丙烯酰胺产品知识   发布时间:2021-04-29   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是一种广泛应用于城市污泥处理的高分子絮凝剂。在实际生产中,CPAM使用过程中的许多关键控制点,包括酸碱度、投加量、投加方式、搅拌速度、搅拌时间和溶水温,对药剂的絮凝效果有很大影响。本文根据自来水厂的实际生产运行经验,参考大量文献,对阳离子聚丙烯酰胺使用过程中几个关键因素的控制参数及影响机理进行了详细论述。此外,带式脱水机、离心脱水机和板框压滤机在药剂选择、配药浓度、用量、与无机絮凝剂的匹配等方面的技术差异也很大,本文将对此进行详细介绍。
 
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  近年来,随着第三产业的快速发展,各种生活废水和餐饮废水的排放量日益增加。城市生活污水是一种混合污水,通常由生活污水、工业废水和城市降水径流组成。如果生活废水不净化直接排放,会对环境造成很大的污染。随着用水量的快速增加,水资源稀缺。污水净化后回用是解决这一问题的重要途径之一。
 
  污泥脱水是污水处理的重要组成部分,越来越受到人们的重视。通过物理、化学或其他方法改变污泥固液分离特性的步骤称为污泥调理。污泥的化学调理是污泥脱水装置的核心技术。化学调理法常用的无机化学品有氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等;常用的有机化学品是聚丙烯酰胺。使用聚合物护发素有三个好处:1。用量少于无机剂用量;2.无机调理剂会增加污泥量,增加污泥处置成本;3.焚烧不会降低污泥后期处置时污泥饼的燃料消耗值。
 
  城市污水污泥中主要是负电荷,因此城市污水处理厂常使用阳离子聚丙烯酰胺作为污泥脱水剂。摘要:主要讨论了阳离子聚丙烯酰胺使用过程中诸多影响因素对污泥脱水性能的影响,并阐述了不同污泥脱水工艺中化学品使用的差异。
 
  1、使用过程中各种因素的影响
 
  通常,市售的高分子絮凝剂根据其外观可分为粒状和乳化型。各种聚合物在使用中各有利弊。比如粉末聚合物,价格便宜,保质期长,但是容易吸湿结块,配置不方便,溶解固化时间长。乳化聚合物具有易得、无尘、溶解和固化时间短的优点,也存在价格昂贵的缺点。
 
  污泥调理的主要任务是增加污泥颗粒的尺寸,克服水化和电排斥。有三种机制可以解释阳离子聚丙烯酰胺的调理作用:
 
  1.电中和。污泥颗粒带负电,相互排斥。在污泥中加入与胶体电荷相反的聚电解质,可以降低颗粒的电位,使其相互吸引形成絮体。
 
  2.脱水。将亲水胶体变为疏水胶体是污泥调理的关键。污泥胶体与聚合物之间发生活化反应或形成络合物,产生不溶性产物,从而实现絮凝。
 
  3.吸附。主要是吸附架桥和表面吸附。吸附架桥包括两种情况:(1)阳离子聚丙烯酰胺活性基团产生的氢键的吸附;相同电荷的污泥颗粒由不同的电荷胶体连接,也称为不同电荷胶体的相互凝聚现象。
 
  阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂对污泥的调理作用是通过上述三种机理调节固体颗粒的性质和排列状态,使其适用于各种浓度和脱水条件,因为污泥的脱水速度明显受固体颗粒性质和排列状态的影响。
 
  影响阳离子聚丙烯酰胺絮凝效果的因素很多,如污泥的酸碱度、试剂的用量、搅拌速度、搅拌时间、反应温度和离子强度。许多研究指出,搅拌条件是决定污泥调理的主要因素之一,即搅拌强度。搅拌强度与搅拌速度和搅拌时间有关。污泥的酸碱度会影响污泥中化学成分的离子状态和电荷密度,从而影响污泥的絮凝效果。溶解水温也是关键因素之一。水温较低时(如冬季),高分子絮凝剂需要较长时间才能完全溶解,分子链会充分展开,电荷与污泥颗粒接触的频率较低。另外,制备絮凝剂溶液时,机械剪切力会切断聚合物链,导致分子量降低,因此制备溶液时搅拌速度不宜过快。郑、杨、等人做了详细说明,详见表1。
 
  表1各种因素对化学品脱水效果的影响
 
影响因素 对药剂脱水效果的影响
pH值 适宜5.0-7.5;≤3.5絮团小;≥9.5泥水不易分离
投加量 0.3-0.6mg/L,药剂过少絮凝效果不明显,药剂过量絮团易沉淀于反应池后部
投加方式 药剂溶解均匀后再向泥液中投加
搅拌速度 低速搅拌,10r/min
搅拌时间 60min以上
温度 温度升高,利于脱水

  在城市污水处理厂的生产运行中,为了节省人力,提高效率,避免人为操作带来的误差,溶解加药一体化系统大多采用阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,自动控制系统自动控制药剂的溶解时间、熟化周期、搅拌强度和加药速度,因此自动控制系统和设备的选择及参数设置将直接影响药剂的絮凝效果。
 
  2.不同污泥浓度和脱水方法中化学品使用的差异
 
  污泥处理是整个废水处理过程中最重要的环节之一。为了提高污泥的固含量,经常对污泥进行脱水处理。到目前为止,污泥脱水的可行方法是使用阳离子絮凝剂,它不仅产生的污泥少,而且易于机械脱水,对节约用水、提高污水处理效果和废水回用具有重要作用。目前常用的机械脱水方法有三种:带式脱水机、离心脱水机和板框压滤机。不同脱水设备中化学品的使用也有很大不同。表2显示了各种脱水设备中常用的絮凝剂。
 
  表2各种脱水程序中常用的絮凝剂
 
脱水程序 石灰 氯化铁 聚合物
离心式脱水机 不使用 不使用 普遍使用
带压式过滤脱水机 不使用 不使用 普遍使用
真空过滤脱水机 普遍使用 普遍使用 普遍使用
加压过滤脱水机 普遍使用 普遍使用 有时使用

  2.1皮带脱水机
 
  带式脱水机具有投资少、耗钢量低、能耗低、运行稳定等优点,因此在国内外许多污水处理厂得到了广泛应用。对于现代污水处理厂来说,使用聚合物对污泥进行适当的絮凝浓缩和脱水已经成为一种必要的手段。絮凝剂过多不仅浪费资源,达到一定量还会堵塞过滤带,影响脱水机的正常运行。反之,絮凝剂不足也会影响脱泥效果。因此,絮凝剂最佳投加量的研究已成为污水处理厂运行中的一个重要问题。污泥絮凝的投加量主要与污泥类型、处理能力和污泥浓度有关。
 
  在带式脱水过程中,通过计量泵将絮凝剂溶液调节到一定的流量,然后将污泥和絮凝剂溶液通过各自的输送管道输送到混合桶中进行混合和絮凝。最后,絮凝后的污泥进入分离部分,通过过滤带,实现固液分离的目的。结果表明,随着絮凝剂用量的增加,泥饼含水率呈下降趋势,两者之间不存在线性关系。起初,泥饼含水量迅速下降,当絮凝剂干重增加到7以上时,下降速度减缓并趋于稳定。这主要是因为污泥中只有间隙水和部分毛细水被浓缩去除。当这部分水被分离时,污泥的含水量不能继续降低。即使不断增加絮凝剂投入,处理效果也不会有很大提高。
 
  目前,可用于污水处理厂絮凝剂投加量自动控制的聚合物控制系统已在城市污水处理厂得到应用。该系统采用流动电流技术,通过测量滤液中流动电荷的变化,自动调节化学药剂的投加量。它可以合理、及时地调整加药速度,节约化学品,避免浪费,节约运行成本。
 
  2.2离心脱水机
 
  与带式脱水机相比,离心脱水机运行更稳定,管理更方便,但其缺点是耗电量大,维护成本高。离心脱水机依靠强大的离心力,利用不同物质受到相同离心力后产生的不同运动曲线,达到泥水分离的效果。
 
  对于同类型的机器,影响脱水效果的主要因素是工艺条件,即污泥性质的调理处理、加药速率和污泥在机器中的停留时间等。研究表明,污泥无需调理即可离心脱水,污泥产量随着污泥用量的增加而增加,但固体回收率会降低。在实际生产操作中,离心机不会单独使用,加入适量的阳离子聚丙烯酰胺可以有效提高脱水效率。一般干固体的用量控制在5左右。试剂浓度应根据实际情况配制在0.1至0.5之间,以达到较好的处理效果,并保证较低的加药率。如果污泥处理量不变,则应根据污泥浓度的变化调整絮凝剂用量。污泥浓度增加,絮凝剂用量增加。如果污泥浓度过高,超过机器能够处理的大干固体负荷,就会导致处理效果下降,加药速率增加。因此,污泥浓度应尽可能控制在一定范围内,以达到稳定的处理效果。离心脱水机的用药与带式脱水机不同。离心机使用的絮凝剂分子量高于皮带机使用的药物,皮带机使用的絮凝剂分子量一般控制在500万左右,而离心脱水机使用的絮凝剂分子量在800万到1200万之间。由于污泥调理后需要离心脱水,因此调理剂应选用高分子量、抗剪切性强的有机高分子絮凝剂。离心机用絮凝剂有干粉和乳液两种形式,而皮带机主要采用干粉絮凝剂。与干粉絮凝剂相比,乳液絮凝剂更容易溶解,溶解时间更短,溶解更均匀。
 
  2.3板框压滤机
 
  板框压滤机因其含水量低、体积小而在欧洲发达国家得到广泛应用。中国上海的石洞口污水处理厂和厦门的集美污水处理厂也引进了板框压滤机。在污泥处理过程中,保证污泥浓缩脱水设备的稳定运行,选择合适的絮凝剂和用量,不仅是工艺保证的关键,也是污水处理厂高效低耗运行的需要。
 
  板框压滤机使用的絮凝剂主要是无机絮凝剂,通常是三氯化铁和石灰的组合。但由于有机絮凝剂能有效提高污泥的絮凝效果,且其用量比石灰小得多,污泥产量大大降低,因此氯化铁和阳离子聚丙烯酰胺的联合使用也受到广泛关注。发现水泥饼的含水量与无机絮凝剂和有机絮凝剂的用量有重要关系。按干重与质量比,三氯化铁的用量一般为4%-15%,在此范围内,泥饼固含量随用量的增加而增加;另一方面,阳离子聚丙烯酰胺的用量大于6.9kg/TDS,随着用量的增加,泥饼固含量明显增加。具体用量需要综合考虑泥浆、设备和运行费用来确定。
 
  此外,与“铁盐阳离子聚丙烯酰胺”和“铁盐石灰”相比,阳离子聚丙烯酰胺可以大大提高设备的处理能力。在相同的设备条件和运行周期下,污泥处理量比添加石灰时增加13%以上。每批处理量增加,铁盐消耗减少,由于不添加大量污泥,污泥产量大大降低,有利于延长设备维护周期,减少工人劳动时间。
 
  3.应用概要
 
  (1)阳离子聚丙烯酰胺的溶解和给药过程对药效的发挥起着重要作用。合理控制溶出过程中的搅拌速度、搅拌时间和水温,选择合适的给药方式是用药的关键控制点。根据泥浆生产情况及时调整药物的加药量,可以有效提高泥浆生产的固含量,节约用药量,避免浪费。
 
  (2)带式脱水机、离心脱水机和板框压滤机的脱水工艺差异较大,因此对试剂的要求和使用也有较大差异。试剂选择、溶液浓度和用量等因素对试剂的絮凝效率和泥水分离效率有重要影响。
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