【重庆水处理设备网http://xqccscq.com/】摘 要:以污泥比阻(SＲF毛细吸水时间(CSTZeta电位作为污泥脱水性能的评价指标，对显著影响污泥脱水性能的絮凝剂的添加条件进行优化，并结合傅里叶转换红外光谱(FTIＲ)对污泥脱水机理进行论述。结果标明，最佳投加条件下，相比 PA M和 FeCl3联用，PA M和 Al2SO43联用对污泥脱水性能更好。投加比为:6mL污 泥投加1mL0． 77%PA M联用 6mgAl2SO43此条件下，SＲF由 3． 491011m/kg降至 0． 21011m/kgCST由 30． 2s降至 11． 5sZeta由 21． 2mV升至 6． 4mVFTIＲ 光谱研究也从机理上表明，PA MAl3+Fe3+能够与 污泥的OH等官能团相互作用，并且在最佳投加条件下，PA M与 Al2SO43联用在3284． 23cm1处的红外吸 收峰峰值明显高于 PA M与 FeCl3联用的红外吸收峰峰值。研究证明，此方法可提高西安市江村沟垃圾填埋场污 泥脱水性能。

关键词:污泥脱水性能;毛细吸水时间;污泥比阻;Zeta电位;FTIＲ 光谱

西安市江村沟垃圾填埋场临时运行以来，对渗滤液剩余污泥采取超滤、污泥浓缩、PA M脱水、外运处置，该法也是目前国内对渗滤液污泥处理的常用方法之一。现有污泥脱水处置手段众多，主要有热处理、冻结和解冻、生物水解、絮凝、超声波预处置以及臭氧处置等，但这些方法存在污泥脱水难、费用高等问题。

该厂经 PA M脱水后的剩余污泥含水量仍高达75%满意足填埋要求，为解决该问题，本研究将沿用 PA M并分别联用两种不同絮凝剂的方法，以污泥比阻(SＲF毛细吸水时间(CSTZeta电位作为污泥脱水性能的评价指标对显著影响污泥脱水性能的絮凝剂的添加条件进行优化以进一步提高污泥的脱水性能，优化西安市江村沟垃圾填埋场渗滤液污泥脱水方案。

1实验局部

1． 1资料与仪器

剩余污泥、阳离子 PA M溶 液 质 量 浓 度 为0． 77%溶液均取自于西安市江村沟垃圾渗滤液处理厂;FeCl3质量分数 38%Al2SO43质量分数87%均为工业品。304BCST测定仪;DHG-9023A 恒温鼓风干燥箱;B-88循环水真空泵;Zeta电位仪(JS94K型微电泳仪);FTIＲ-650红外光谱仪。

1． 2实验方法取

200mL垃圾渗滤液剩余污泥于 250mL烧杯中，按 0． 77%PA M絮凝剂体积/污泥体积为 1/6加 入 0． 77%阳离子 PA M置于搅拌机上，先快速搅拌(150r/min3060s后慢速搅拌(50r/min35min分别经滤纸润湿、蒸馏水稀释、抽滤、烘干等条件下测毛细吸水时间、Zeta电位、污泥比阻、FTIＲ光谱各项指标。

1． 3性能测试

1.3.1污泥毛细吸水时间 CST

分别取 50mL经 PA MFeCl3Al2SO43调理过的污泥和空白污泥，倒入直径为 15mm玻璃圆柱，滤纸润湿半径20mm所用时间为 CST

1.3.2Zeta电位

取一定量的调理后污泥，用蒸馏水稀释 100倍，用 Zeta电位仪测量。

1.3.3污泥比阻(SＲF

取 50mL调理后的污泥样品于直径 150mm布氏漏斗，进行抽滤。记下过滤时间 ts和滤液体积 Vm3利用 t/V对 V作曲线，该曲线的斜率为 b根据下式(1计算 SＲF

1.3.4FTIＲ 光谱

取空白和调理后污泥50mL80℃下烘干，研磨成粉状，FTIＲ 光谱仪上测定。

2结果与讨论

2． 1PA M对污泥脱水性能的影响

表 1为 PA M投加体积比对污泥脱水性能的影响，污泥体积为 200mL

由表 1可知，投加 PA M之前，CST显示为395． 9sSＲF为 3． 491011m/kg＞ 1． 01011m/kg即为难脱水污泥)Zeta电位为 28． 4mV由于污泥是由带负电荷的颗粒组成。开始阶段，随着阳离子 PA M投加比的增加，一方面由于 PA M絮凝作用;另一方面由于正电荷的引入，使得污泥间的静电斥力不断减小，更有利于絮体的形成，因此污泥的CST与 SＲF下降较为明显。当 PA M体积投加比为 1/6渗滤液剩余污泥的CST和 SＲF达到最小值，分别为 30． 2s0． 221011m/kg＜ 1． 01011m/kgZeta电位为 21． 2mV当 PA M体积投加比增大到1/5时，污泥的CSTSＲF出现回升，此时可能由于过量的PA M而增大活性污泥颗粒外表的粘度，从而有利于水分子的分离，使得污泥外表的自由水减少。整个反应过程中由于阳离子 PA M投加体积比不断增加，使得污泥颗粒外表引入的阳离子不时增加，因此 Zeta电位不断增加，但是Zeta电位的过分增大并不能使得污泥絮体更好的脱水。因此，从药剂节省和脱水性能优化两方面综合考虑，确定 PA M最佳投加比为 1/6

2.2PA M投加比为 1/6时，FeCl3溶液投加量对污泥脱水性能的影响见表 2先加入的阳离子 PA M对污泥进行电荷中和作用，使污泥胶体脱稳。开始阶段，一方面投加 FeCl3发挥絮凝的作用，形成污泥絮团，此过程中，局部结合水被转化为自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面，由于正电荷的引入也使得 Zeta电位不断增大，污泥间的静电斥力不断减小，更利于絮体的形成。因此，开始阶段污泥外表的CST和 SＲF不时减小，当 FeCl3投加量为 1mL时 CST和 SＲF达到最小值，分别为12． 0s0． 201011m/kg随后继续增加 FeCl3投加量，反而导致污泥的CST与 SＲF回升，但是随着阳离子的不时引入，后阶段的Zeta电位也是呈上升趋势，此时由于 Fe3+与 PA M中阳离子基团同电相斥，使得污泥颗粒间排斥作用加大，絮体难以凝聚，有利于污泥脱水。从药剂节省和脱水性能优化两方面综合考虑，确定 FeCl3最佳投加量为每毫升污泥中投加 1mL

2.3PA M投加比为 1/6时，Al2SO43溶液投加量对污泥脱水性能的影响如表 3所示，先加入的阳离子 PA M对污泥进行电荷中和作用，使污泥胶体脱稳。开始阶段，一方面，投加 Al2SO43发挥絮凝的作用，形成污泥絮团。此过程中，局部结合水被转化为自由水，使得污泥中自由水的含量升高;另一方面由于正电荷的引入，也使得 Zeta电位不断增大，污泥间的静电斥力不断减小，更利于絮体的形成。当 Al2SO43投加量为 1mL时，CST和 SＲF达到最小值，分别为 11． 5s0． 211011m/kg随后继续增加 Al2SO43投加量，反而导致污泥的CST与 SＲF回升。由于 Al3+与 PA M中阳离子基团同电相斥，使得污泥颗粒间排斥作用加大，絮体难以凝聚。但是后阶段的Zeta电位随着阳离子的不时引入仍然呈上升趋势。从药剂节省和脱水性能优化两方面综合考虑，确定 Al2SO43最佳投加量为每毫升污泥中投加 1mL

2.4污泥 FTIＲ 光谱分析

PA MPA M和 FeCl3最佳投加比联用、PA M和 Al2SO43最佳投加比联用，分别处置污泥，不同投加条件下剩余污泥傅里叶转换红外光谱图见图 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

由图 1可知，相比较原污泥，不同投加条件下，3284． 231646． 941517． 73cm1处(分别对应于 OH伸缩振动带和 PA M官能团C＝OCN伸展带，官能团和 Gulnaz等、Laurent等的报道相似)吸收峰逐渐增强，标明在剩余污泥中投加最佳投加量 PA MPA M和 Al2SO43联 用、PA M和 FeCl3联用，可以从污泥絮体中检测出更多的OH官能团以及 C＝OCN官能团。正是由

于 OH官能团和 C＝OCN官能团、Fe3+Al3+之间发生的相互作用，使得污泥絮体中的游离水增多，污泥脱水性能增强。PA M与 Al2SO43联用最佳投加比在3284． 23cm1处的红外吸收峰峰值明显高于 PA M与 FeCl3联用最佳投加比的红外吸收峰峰值，标明 PA M和 Al3+更容易与污泥絮体发生作用，提高了污泥絮体之间的结合能力，发生更多OH从而使得游离水大量增加，污泥的脱水性能得到较大的增强。

3结论

1经 PA M加 FeCl3和 PA M加 Al2SO43调理后，污泥脱水性能得到不同水平的改善，PA M与Al2SO43联用相比于 PA M与 FeCl3联用能更好的改善污泥脱水性能，从经济和污泥脱水性能考虑，对于西安市江村沟垃圾渗滤液处置厂选择 PA M投加体积比为 1/6Al2SO43投加量为 1mL此条件下，污泥脱水处置最为合理。2PA MAl2SO43FeCl3都能降低污泥絮体间的电荷斥力，使污泥的絮体增大增多，从而更好的降低污泥含水率，有效的提升污泥脱水性能。