希 莫，张永利

（韩山师范学院生态环境研究所，广东 潮州 521041）

不同混凝剂作用下的污泥性能研究*

希 莫，张永利

（韩山师范学院生态环境研究所，广东 潮州 521041）

污泥脱水是依靠过滤介质（多孔性物质）两面的压力差作为推动力，强制水分通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上，以达到脱水的目的。污泥比阻是表示污泥脱水性能的综合性指标，比阻愈大，其脱水性能愈差，反之愈好。添加混凝剂可以使污泥的比阻减小，改善污泥的脱水性质。采用用布氏漏斗试验，以FeCl3和Al2（SO4）3为混凝剂，通过测定污泥滤液滤过介质的速度快慢来确定污泥比阻的大小，并确定混凝剂的最佳添加量。

污泥脱水；污泥比阻；混凝剂；FeCl3；Al2（SO4）3；最佳添加量

污泥脱水是依靠过滤介质（多孔性物质）两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，而固体颗粒被截留在介质上，以达到脱水的目的。根据推动力在脱水过程中的演变，可分为恒压过滤与恒速过滤两种。恒压过滤一般用抽真空的方法造成压力差，并用调节阀调节压力，使整个过程压力差恒定。过滤开始时，滤液只需克服过滤介质的阻力，当滤饼逐渐形成后，滤液还需克服滤饼本身的阻力。因此，真正的过滤层包括滤饼与过滤介质。由于过滤介质的孔径远比污泥颗粒的粒径大，所以在过滤开始阶段，滤液往往是浑浊的。随着滤饼的形成，阻力变大，滤液变清[1-2]。

污泥比阻（或称比阻抗）是单位过滤面积上，单位干重滤饼具有的阻力，在数值上等于粘滞度为1时，滤液通过单位重量的泥饼产生单位滤液流率所需要的压差。污泥比阻是表示污泥脱水性能的综合指标，污泥比阻愈大，脱水性能愈差，反之，则脱水性能愈好。添加混凝剂可以改善污泥的脱水性质，使污泥的比阻减小。一般比阻在1012～1013cm/g的为难过滤污泥；在（0.5～0.9）×1012cm/g的为中等，小于0.4×1012cm/g的为易过滤污泥[3]。

对于无机混凝剂，如FeCl3、Al2（SO4）3等的投加量，一般为污泥干重的5%～20%；高分子混凝剂，如聚丙烯酰胺、碱式氯化铝等，投加量一般为污泥干重的1%[4]。本文用布氏漏斗试验，以FeCl3和Al2（SO4）3为混凝剂，通过测定污泥滤液滤过介质的速度快慢来确定污泥比阻的大小，并确定混凝剂的最佳投加量。

1 实验部分

1.1 实验试剂与实验材料

无水FeCl3，无水Al2（SO4）3，活性污泥。

1.2 实验装置

实验装置由真空泵、吸滤筒、计量筒、抽气接管、布氏漏斗等组成。其中计量筒为具塞玻璃量筒，用不锈钢架子固定夹住，上接抽气接管和布氏漏斗。吸滤筒作为真空室及盛水之用，是用有机玻璃制成。它上有真空表和调节阀，下有放空阀；一端用硬塑料管联结抽气接管，另一端用硬橡皮管接真空泵。真空泵抽吸吸滤筒内的空气，使筒内形成一定的真空度。见图1。

1.3 实验方法

配制0.01 g/mL的混凝剂溶液，用混凝剂调节污泥（每组加1种混凝剂量，加量分别为污泥干重的5%和10%）。在布氏漏斗上放置快速滤纸（直径大于漏斗1倍），用蒸馏水润湿，使其贴紧周底。启动真空泵，用调节阀调节真空压力到实验压力的1/3，实验压力为35.5 kPa，使滤纸紧贴漏斗底部，关闭真空泵。放置100 mL混凝剂溶液调节好的污泥在漏斗内（污泥高度低于滤纸高度），依靠重力过滤1 min，启动真空泵，调节真空压力至实验压力，记下此时计量筒内的滤液体积V0，启动秒表。在实验过程中，仔细调节真空度调节阀，以保持实验压力恒定。每隔60 s（滤速减慢后每隔3 min），记下计量筒内相应的滤液体积V1。定压过滤至滤饼破裂，真空破坏，如真空长时间不破坏，过滤20 min后停止。记录滤饼厚度。实验过程如图2所示。

图1 装置图Fig.1 Installation plan

图2 流程图Fig.2 Flow chart

2 结果与讨论

2.1 FeCl3混凝剂作用下的污泥性能

实验压力为35.5 kPa，实验温度为20℃，污泥固体浓度Cb＝20.0 g/mL，污泥添加量为100 mL。

以表1中t/V为纵坐标，V为横坐标作图，见图3。

表1 添加FeCl3混凝剂溶液的污泥Table 1 Sludge with FeCl3coagulant solutions

图3 FeCl3混凝剂溶液作用污泥的t/V-V曲线Fig.3 t/V-V curve of FeCl3coagulant solutions acting sludge

由图3可见，不加混凝剂时的斜率b0=0.166 7 s/mL，此时的污泥比阻r0=2.80×1010cm/g；添加少量FeCl3混凝剂时b1=0.051 0 s/mL，r1=0.857×1010cm/g；添加多量FeCl3混凝剂时b2=0.043 5 s/mL，r2=0.731 ×1010cm/g。再以比阻r为纵坐标，混凝剂投加量为横坐标作图，见图4。

如图4所示，当FeCl3混凝剂溶液的添加量低于7.9%时，随着添加量的增加，污泥比阻明显增加，污泥脱水性变好，混凝效果增加；当添加量大于7.9%时，污泥脱水性变差，混凝效果下降。原因是混凝剂添加量过小，部分污泥胶体颗粒不能在混凝作用下去除，影响了混凝效果；混凝剂添加量过大，混凝剂的水解物不能以污泥胶粒为核，达到卷扫网捕的作用，悬浮于液体中影响其混凝效果。因此，FeCl3混凝剂溶液（0.01 g/mL）的最佳添加量为7.9%。

图4 FeCl3混凝剂溶液作用污泥的r-添加量曲线Fig.4 r-Dosage curve of FeCl3coagulant solutions acting sludge

2.2 Al2（SO4）3混凝剂作用下的污泥性能

图5 Al2（SO4）3混凝剂溶液作用污泥的t/V-V曲线Fig.5 t/V-VcurveofAl2（SO4）3coagulant solutionsactingsludge

实验压力为35.5 kPa，实验温度为20℃，污泥固体浓度Cb＝20.0 mg/mL，污泥添加量为100 mL。添加Al2（SO4）3混凝剂溶液的污泥实验记录见表2。

表2 添加Al2（SO4）3混凝剂溶液的污泥Table 2 Sludge with Al2（SO4）3coagulant solutions

由图5可见，不加混凝剂时的斜率b0=0.166 7 s/mL2，此时的污泥比阻r0=2.80×1010cm/g；添加少量Al2（SO4）3混凝剂时b3=0.092 4 s/mL2，r3=1.55× 1010cm/g；添加多量Al2（SO4）3混凝剂时b4=0.044 5 s/mL2，r4=0.747×1010cm/g。

如图6所示，随着Al2（SO4）3混凝剂溶液添加量的增加，污泥比阻明显减小，污泥脱水性变好，混凝效果增加。

图6 Al2（SO4）3混凝剂溶液作用污泥的r-添加量曲线Fig.6 r-Dosage curve of Al2（SO4）3coagulant solutions acting sludge

通过对图6中曲线求解得出，Al2（SO4）3混凝剂溶液的添加量为16.8%时，污泥比阻最小，此时混凝效果最好。添加量小于16.8%时，混凝剂不足以将不能将全部污泥颗粒吸附，影响混凝效果。添加量大于16.8%时，被吸附的污泥颗粒会形成胶体再稳定，降低混凝效果。因此，Al2（SO4）3混凝剂溶液（0.01 g/mL）的最佳添加量为16.8%。

3 结论

（1）不加混凝剂的污泥比阻为2.80×1010mL/g；添加少量（5%）FeCl3混凝剂溶液的污泥比阻为8.57×109mL/g，添加多量（10%）FeCl3混凝剂溶液的污泥比阻为7.31×109mL/g；添加少量（5%）Al2（SO4）3混凝剂的污泥比阻为1.55×1010mL/g，添加多量（10%）Al2（SO4）3混凝剂的污泥比阻为7.47× 109mL/g。

（2）FeCl3混凝剂溶液（0.01 g/mL）的最佳添加量为7.9%，Al2（SO4）3混凝剂溶液（0.01 g/mL）的最佳添加量为16.6%。

[1] 上海环境保护局.废水物化处理[M].上海：同济大学出版社, 2000：47-52.

[2] 杨学富.制浆造纸工业废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001:48-49.

[3] 赵永斌，袁增伟，载文灿，等.混凝吸附处理选矿废水的研究[J].广东工业大学学报，2001，18（4）：94-97.

[4] 汪慧贞.固体垃圾填埋场渗滤水的处理[J].给水排水，1998，14（5）：36-38.

[5] 聂永丰.三废处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，1999.

Study on Sludge Characteristics Under Action of Different Coagulants

XI Mo，ZHANG Yong-li
（Institute of Eco-environment，Hanshan Normal University，Guangdong Chaozhou 521041，China）

Sludge dewatering relies on the pressure difference between both sides of filter media（porous materials）as driving force，compelling water going through the filter media，trapping solid particles on the media to get the purpose of dehydration.Specific resistance of sludge is a comprehensive index of sludge dewatering performance.The larger the specific resistance is，the worse its dehydration performance is，and the better on the contrary.Adding coagulants can reduce the specific resistances of sludge and improve sludge’s properties.In this paper，ferric chloride and aluminum sulfate were used as coagulants，with the Büchner funnel，specific resistance of sludge was determined by measuring the speed of sludge filtrate passing through the filtration media，and the best dosage of coagulants was determined.

Sludge dewatering；Specific resistance of sludge；Coagulant；Ferric chloride；Aluminum sulfate；Best dosage

X703

A

1671-0460（2010）03-0255-04

广东省潮州市科技局项目（2008S20）

2010-03-20

希 莫（1985-），女，内蒙古呼和浩特人，助理研究员，研究方向为化学工程技术在环境方面的应用。信 箱：momo850602@yahoo.com.cn。