壓濾機固液分離絮凝劑的實驗研究與比選

（1）可供選擇的絮凝劑前期分析淤泥調質所用的藥劑可分為兩大類：一類是無機混凝劑，另一類是有機絮凝劑。無機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高分子混凝劑，有機絮凝劑主要是以PAM等為代表的有機高分子物質，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，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，其水解過程中會產生H+，會降低pH值，因而一般需投加石灰作為助凝劑。對于混合生污泥來說，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較大缺點，是對金屬管道或設備有較強烈的腐蝕，使之降低使用壽命。

②鋁鹽絮凝劑的原理與缺點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，但硫酸鋁無法達到聚合鋁的除濁效能。該混凝劑調質效果不如三氯化鐵，且用量大，但由于無腐蝕性，儲運方便，使用也較多。聚合氯化鋁作為一種高分子無機混凝劑，調質效果好，投藥量少，雖價格偏高，但也在使用。

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

④不同絮凝劑對淤泥的調質效果驗證為驗證無機混凝劑與有機絮凝劑對淤泥的調質效果，本文在實驗室選用的調質藥劑包括陽、陰、非離子型聚丙烯酰胺等有機絮凝劑和三氯化鐵無機混凝劑，以及石灰等助凝劑，對淤泥進行含水率實驗的觀察，以淤泥在同等時間的沉降比、濃縮倍數、底泥含固率等為指標，分析脫水劑種類及投加量對淤泥沉降性能的影響，并篩選出最佳的絮凝劑，分別對淤泥的調質進行效果對比，詳見圖4-8~圖4-9

從圖4-8及圖4-9可以看出，無機混凝劑的調質效果較差，當用量達到40％時，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揮了對淤泥的電荷中和作用，可以使原生淤泥膠體脫穩，但對淤泥絮團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，當三氯化鐵投加量稍過大時，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失穩狀態，最終導致絮凝效果下降；有機絮凝劑中離子型PAM調質效果較好，尤其是1200萬分子量的陽離子PAM的效果最佳，淤泥調質脫水后的含水率最低降至74.4％，對應調質藥劑用量為0.3％，以PAM為代表的有機絮凝劑其淤泥調質效果優于無機混凝劑，原因是PAM是一種有機高分子聚合物，其主鏈上有活潑的酰胺基和雙鍵，由于淤泥由帶負電荷的顆粒組成，陽離子PAM可以中和其負電荷，PAM對淤泥的調理是通過吸附架橋功能聯接大量污泥顆粒使之形成較大的淤泥絮團，從而提升了脫水性能，致使淤泥絮團沉降下來，達到泥水分離的最優效果，其吸附架橋的強作用、低投量高脫水的絮凝效果是其它無機混凝劑不可比擬的。

（2）研究對象絮凝劑選取的實驗過程為滿足對河道淤泥進行快速脫水的要求，淤泥在進行脫水處理前，需要根據淤泥處理量加入絮凝劑作為淤泥脫水絮凝的前處理，因此，本文在試驗區對絮凝劑進行了篩選擇優[47]。A 實驗前準備材料實驗室所需的儀器：量筒、漏斗、燒杯，秒表，重力濾水分析漏斗、篩網、天平，磁力攪拌器，以及容器若干個。產品型號待篩選：AN910SH、AH912、AN926SHU、A110以及FO4350SSH。

B 實驗步驟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攪拌至均勻，最后PAM的濃度應配備為0.2%。②將采樣回來的淤泥樣品提取400g，將其調配成含水率約為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，給予充分攪拌。④在所選定的投加量基礎下，把存放在燒杯中的淤泥反復放入其它燒杯中，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的實際效果。⑤在絮凝體比較穩固的情況下，將球體性質的絮凝體倒入其他燒杯約為6次，進而加入過濾水裝置，讀取濾出水的最終數據（體積）。C 實驗結果如下表4-16及圖4-10示為本文對絮凝劑選型的結果。通過綜合對比分析，得出的結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從投加量或各時間段的濾水測試效果均是最優的。

絮凝劑的選取與最終比例搭配根據絮凝劑的作用原理，只有在絮凝劑投加量適當時，即膠體粒子部分表明被覆蓋，才能在微粒間產生有效的吸附架橋作用，并獲得最佳絮凝效果，這是因為絮凝劑的種類、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雜性，單一的脫水劑并不能滿足其脫水的要求，所以經過單一脫水劑處理后的淤泥含水率仍然很高，而且投加量也相對較大，增加了實驗的成本。在實驗室各種條件下的實驗對比表明，采用PAM的陰離子類型即AN910SH與PAM的陽離子類型即C4101兩者相結合才能發揮最好的脫水效果，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，從實驗情況來看，單加某種離子型的PAM會出現跑泥的不良現象，且最終獲取的濃縮淤泥工程量較少，不滿足工程的實際施工需要，而采用PAM陰、陽離子相結合并加以比例調配形成的綜合脫水劑則起到了高效脫水，濃縮淤泥產量高的作用，同時也表明了采用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。

絮凝劑在本試驗工程的實際作用在處理廢水中含重金屬物沉淀時，為了加速沉降和固液快速分離，選用PAM 絮凝劑，實踐證明其絮凝效果是顯著的。PAM 能使懸浮物質通過電中和、架橋吸附等起絮凝作用。PAM 用作絮凝劑時，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，且用量僅為無機絮凝劑的1/30 ~ 1/300。這樣便于固液分離連續處理創造了條件。在處理重金屬廢水時，如果采用斜板固液分離，使用PAM絮凝劑時，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，顆粒不易分散，并能加速向上漂浮。在原含水率約為95%的河道淤泥濃縮產物添加PAM后進行綜合調節，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，逐漸將微小的顆粒物凝結成球體或圓形的粗大顆粒，隨著絮凝團體的不斷擴大，也相應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]。單因素實驗已經研究出PAM的最佳投加量為0.05g/L，目前，市場上PAM主要是以固體粉末狀存在，結合本試驗工程的實際情況，本文對研究對象清淤工程絮凝劑的加藥量采用0.5g/L的混合絮凝劑，經帶式壓濾機壓濾后，出泥量約為10~15m3/h。