城市废水处理污泥CPAM脱水过程影响因素研究

＊田宇 王黎 刘伟 王晟达

（沈阳化工大学环境与安全工程学院 辽宁 110142）

城市废水处理污泥CPAM脱水过程影响因素研究

＊田宇 王黎 刘伟 王晟达

（沈阳化工大学环境与安全工程学院 辽宁 110142）

研究阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)对污泥脱水效果的影响因素，在单因素实验基础上，优化条件下，CPAM的投加量为1.25ml，污泥的pH为5.0值，环境温度30℃，搅拌低速。

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），调理剂，污泥脱水

污泥呈胶体状态，水量可达污泥总质量的95%～99.5%，水分存在形式主要有：(1)表面吸附水：污泥胶体颗粒细小，在表面张力的作用会吸附的更多的水分。(2)间隙水：被污泥颗粒包围着的游离水叫做间隙水，污泥浓缩主要针对的是间隙水。(3)毛细结合水。(4)内部结合水。污泥调质的主要目的是增大污泥颗粒的体积，克服水合作用和电性排斥作用。本文以沈阳南部污水处理厂初沉池的活性污泥为研究对象，通过测定滤液体积比，来研究投加CPAM的量、温度、pH、搅拌条件等因素，找出一个相对较适合CPAM对污泥浓缩脱水的一个最佳条件。

1.材料与方法

(1)主要仪器与材料

仪器：pH计，真空泵，赛多电子天平，恒温培养振荡器

药品： CPAM，盐酸，氢氧化钠

污泥：含水率99.6%，有机质含量61.16%， pH值6.73

(2)实验方法

将CPAM配成0.058%的稀溶液，称CPAM0.058g粉末，放入100ml容量瓶中，加入蒸馏水定容至刻度线，盖好盖子摇晃使药品充分混匀备用，实验污泥均取40ml于锥形瓶中。

2.结果与讨论

(1)CPAM投加量对污泥脱水性能的影响

取CPAM溶液依次加入0.5，0.75，1.00，1.25，1.50ml。用真空泵抽滤，结果如图1：

从图1可知，污泥带负电荷，加入过少的CPAM，中和污泥中的负电荷也就较少，吸附架桥作用较弱，污泥不能聚集较大的絮状体，泥水分离的效果不够好，不利于脱水的处理。加入过量的CPAM，泥水中阳离子过多，会使污泥变得非常粘稠，污泥颗粒因吸附了过多的聚合物而带上正电荷，胶体颗粒因为同种正离子的电荷排斥而重新恢复稳定，不利于污泥的脱水处理。因此，结合不同投加量下的实验结果及处理费用问题，本文确定优化投加量为1.25ml。

图1 CPAM投加量的污泥脱水结果

(2)污泥pH值对CPAM脱水性能的影响

加入1.25ml的CPAM，调节不同的pH值为3.0，4.0，4.5，5.0，5.5，6.5，慢速搅拌。用真空泵抽滤，结果如图2。

2.3 高等数学的内容主要是微积分学，对学生来说，数学概念很抽象，比如数列极限的“ε-N”定义，函数极限的“ε-δ”定义等，数学定理的证明逻辑推理很严密，翻转课堂的课前学习环节如果没有教师的及时有效地引导，仅凭观看视频，不易准确把握视频中的重难点，甚至不能听懂授课内容，使学习效果不佳。

由图2可知，污泥的pH值会影响污泥和调理剂的脱水性能，pH值过高或过低都会使CPAM脱水性能下降。调节前的污泥颗粒带有相同的负电荷，加入过量的酸时，溶液中的氢离子先是中和污泥颗粒表面的负电荷，加入过多的氢离子将使颗粒间静电斥力重新建立新的平衡，脱水效果下降；当pH增大时，由于未能完全中和污泥的负离子，因此不利于脱水。

图2 污泥pH值对药剂CPAM脱水性能的影响结果

(3)温度对CPAM脱水效果的影响

模拟四季变化，温度5℃，15℃，25℃，40℃。加入1.25ml的CPAM溶液，用真空泵抽滤，结果如表1：

表1 温度对CPAM脱水效果的影响

由表1可知，由于温度升高，颗粒间运动加剧，有利于颗粒间的碰撞，更有利于污泥脱水。

(4)搅拌对CPAM脱水效果的影响

加入1.25ml的CPAM，转速0r/min，30r/min，60r/ min，280r/min，搅拌时间3min，实验结果如表2：

表2 搅拌对CPAM脱水效果的影响

如表2可知，当搅拌速度较高时，开始时形成的絮团很小，可能是CPAM结构中的阳离子正在中和污泥颗粒中的负电荷，污泥颗粒失去稳定的状态，进而聚集在一起，而沉淀下来，但是高速搅拌，不能充分发挥CPAM的架桥作用，使原来形成的胶体又重新脱稳，影响泥水的分离效果。当搅拌速度较低时，CPAM中和CPAM的负电荷，使架桥作用能够良好的发挥，因此慢速搅拌有利于污泥的脱水。

(5)正交实验

列号/试验号 投加量 pH 温度 搅拌 滤液体积1 1（0.75） 1（4.0） 1（25） 1（0） 34.30 2 1（0.75） 2（5.0） 2（30） 2（30） 35.00 3 1（0.75） 3（6.0） 3（40） 3（60） 35.30 4 2（1.00） 1（4.0） 2（30） 3（60） 36.70 5 2（1.00） 2（5.0） 3（40） 1（0） 35.70

表3 正交表实验结果与分析

在综合正交实验中，得出CPAM调理剂的投加量，是影响污泥浓缩脱水的重要因素，增加CPAM的投加量；污泥脱水的量也随之增加，但不能一直增加CPAM调理剂的量，一方面是一旦调理剂的量添加过多，会产相反的效果，会污泥颗粒脱稳，恢复到之前蓬松的状态，脱水效果会变差。

3.结论

(1)当CPAM浓度是0.058%，投加量是1.25ml时，污泥脱水的体积最大，所得的絮体结实，脱水效果最好；当污泥的pH值在5.0时，CPAM对污泥的脱水效果最好，pH过高或过低都会影响CPAM的脱水效果；温度升高，有利于CPAM对污泥的脱水，在CPAM最佳投加量下，污泥在高温下，脱水效果好，由于要考虑污泥处理的成本，温度维持在20～40℃为宜；在其他因素一定的情况下，慢速搅拌有利于污泥脱水。

(2)在综合因素的分析下，CPAM的投加量是影响CPAM调理污泥脱水的重要因素。

[1]寇成贵,崔丰元．聚合硫酸铁对污泥脱水性能研究．环境科学与管理．

[2]高健磊,闫怡新,吴建平,万耀强．城市污水处理厂污泥脱水性能研究[M]．环境科学与技术．

田宇（1990～），女，沈阳化工大学环境与安全工程学院，研究方向：水污染控制工程。

(责任编辑 李燕)

Study of Influence Factors for the Process of Municipal Wastewater Treatment and CPAM Dehydration

Tian Yu, Wang Li, Liu Wei, Wang Shengda

(Environment and Safety Engineering School, Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning, 110142)

This paper takes study of influence factors for the sludge dewatering effect by cationic polyacrylamide (CPAM) on the basis of single-factor experiment and under the optimal condition and set the condition that the additive amount of CPAM 1.25 ml, the pH value of sludge 5.0 and the environment temperature 30 ℃ and then take the low speed stirring.

cationic polyacrylamide(CPAM)；amendment；sludge dewatering

X

A