煉油廠剩余活性污泥脫水處理研究
摘 要:對煉油廠剩余活性污泥進行脫水處理,確定了絮凝劑及其投加量,并考察了相關(guān)運行參數(shù)對污泥脫水效果的影響。結(jié)果表明,在PAC投加量為200 mg·L-1、CPAM投加量為25 mg·L-1、操作溫度為40℃、污泥初始pH值為8·0、快攪強度為170 r·min-1、快攪時間為60 s、慢攪強度為50 r·min-1、慢攪時間為8 min的最佳條件下,污泥的脫水效果明顯得到改善。在此條件下進行了多次實驗,泥餅的含水率均低于81·63%。
關(guān)鍵詞:剩余活性污泥;調(diào)質(zhì);脫水;泥餅含水率
含油污泥是指在原油開采、集輸、煉制等過程中產(chǎn)生的大量含油固體廢物,一般分為油田含油污泥與石油化工行業(yè)(主要是煉油廠)產(chǎn)生的含油污泥。含油污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲(卵)、重金屬、放射性元素及大量的苯、酚、蒽、苯并芘等難降解的有毒有害物質(zhì),若直接排放,會污染周圍的土壤、水體和空氣[1],對人體造成危害。含油污泥已被列入《國家危險廢棄物目錄》中的含油廢物類,《國家清潔生產(chǎn)促進法》要求必須對含油污泥進行無害化處理。
石油化工行業(yè)的污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要來自隔油池底泥、浮選池浮渣和剩余活性污泥,統(tǒng)稱為“三泥”。長期以來,污水處理廠將“三泥”進行混合,濃縮處理。由于“三泥”的性質(zhì)差別較大、成分極其復(fù)雜,難于脫水,處理具有一定的難度[2,3]。為解決此問題,研究者根據(jù)“三泥”的特性進行了分別處理的研究工作。作者對剩余活性污泥進行脫水處理,確定了復(fù)配絮凝劑及其投加量,考察了實驗參數(shù)對污泥脫水效果的影響,確定了最佳處理條件,擬為實際應(yīng)用提供技術(shù)支持。
1 實驗
1·1 泥樣、試劑和儀器
泥樣取自某污水處理廠剩余活性污泥濃縮池中,呈黑色,有惡臭味,富含大量微小絮體,pH值為7·16,含水率為99·68%,不含油。
無機絮凝劑(2000 mg·L-1),有機絮凝劑(1000mg·L-1),鹽酸溶液(1 mol·L-1),氫氧化鈉溶液(1mol·L-1)。
XQY-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀,江蘇省江都市建華儀器儀表廠;真空抽濾裝置;AB204-S型分析天平,瑞士梅特勒;202V1型電熱恒溫干燥箱,上海優(yōu)浦科學(xué)儀器有限公司;PH211型酸度計,美國Hanna公司。
1·2 方法
(1)將盛有500 mL污泥的燒杯放入旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀中,進行浴熱,使污泥的溫度升高到預(yù)先設(shè)置的數(shù)值。
(2)在燒杯中投加聚合氯化鋁(PAC),快速攪拌一定時間;再投加陽離子聚丙烯酰胺(CPAM),慢速攪拌一定時間,之后,停止攪拌。
(3)取出燒杯,將污泥置入浸潤好濾紙的布氏漏斗中,真空抽濾8 min。
(4)取少量的泥餅置于表面皿上,放入恒溫干燥箱中,在105℃烘干至恒重,冷卻,稱重。先計算烘干前后泥餅的質(zhì)量,再計算泥餅的含水率。
1·3 檢測方法
泥餅含水率采用105℃干燥失重法測定。
2 結(jié)果與討論
2·1 復(fù)配絮凝劑的篩選
有機高分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑的復(fù)合使用會強化“電中和”及“架橋”作用,從而大大降低絮凝劑的投加量,提高絮凝效能[4]。因此,利用實驗室現(xiàn)有的絮凝劑進行復(fù)配,并在操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7·16、快攪強度為150 r·min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r·min-1、慢攪時間為6 min的條件下對復(fù)配絮凝劑進行篩選,結(jié)果見表1。
由表1可以看出,6#的處理效果最好,泥餅的含水率最低,水最清,絮體大而密實,沉速快。因此,選擇PAC+CPAM作為復(fù)配絮凝劑。
2·2 復(fù)配絮凝劑投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響
2·2·1 PAC投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響在CPAM投加量為20 mg·L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7·16、快攪強度為150 r·min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r·min-1、慢攪時間為6 min的條件下,考察PAC投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響,結(jié)果見圖1。
由圖1可以看出,泥餅含水率起初隨PAC投加量的增大而下降;當(dāng)PAC投加量為200 mg·L-1時,泥餅含水率最低;當(dāng)投加量超過200 mg·L-1時,泥餅含水率反而升高。這是因為:無機絮凝劑投加到污泥中,會發(fā)生一系列水解和聚合反應(yīng),生成大量的羥基絡(luò)合物,水中的膠粒能夠強烈吸附水解與聚合反應(yīng)的各種產(chǎn)物,被吸附的帶正電荷的多核絡(luò)離子能夠壓縮雙電層,并進行電中和作用,使污泥中膠粒的Zeta電位降低,從而使體系脫穩(wěn),進而改善了過濾性能;但無機絮凝劑投加量過大時,過多的正電荷可能使顆粒表面帶正電,使體系復(fù)穩(wěn),反而引起過濾性能的降低[5]。因此,PAC投加量以200 mg·L-1為宜。
2·2·2 CPAM投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響
在PAC投加量為200 mg·L-1、操作溫度為35℃、污泥初始pH值為7·16、快攪強度為150 r·min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r·min-1、慢攪時間為6 min的條件下,考察CPAM投加量對剩余活性污泥脫水效果的影響,結(jié)果見圖2。
由圖2可以看出,泥餅含水率起初隨著CPAM投加量的增加愈來愈低;當(dāng)CPAM投加量為25 mg·L-1時,泥餅含水率最低;當(dāng)CPAM投加量超過25 mg·L-1時,泥餅含水率反而升高。這是因為[6~8]:陽離子絮凝劑在處理污泥時,具有正電荷中和、吸附架橋的雙重作用,隨著投加量的增加,促使了電荷中和、吸附架橋作用的進行,有利于絮體的形成和沉降,因而改善了污泥的脫水效果。但絮凝劑還有分散作用,當(dāng)其用量過大時,大量的聚合物吸附在懸浮顆粒上將其包裹,在表面形成空間保護層,阻止吸附架橋作用的形成,使已經(jīng)形成的絮體重新分散,變成結(jié)構(gòu)松散的絮體,絮體中所含的水分難以去除,導(dǎo)致污泥脫水效果降低。因此,CPAM投加量以25 mg·L-1為宜。
2·3 操作溫度對剩余活性污泥脫水效果的影響
在PAC投加量為200 mg·L-1、CPAM投加量為20 mg·L-1、污泥初始pH值為7·16、快攪強度為150 r·min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r·min-1、慢攪時間為6 min的條件下,考察操作溫度對剩余活性污泥脫水效果的影響,結(jié)果見圖3。
由圖3可以看出,泥餅含水率起初隨著操作溫度的升高而降低;當(dāng)操作溫度為40℃時,泥餅含水率最低;當(dāng)操作溫度超過40℃時,泥餅含水率反而升高。這是因為:污泥溫度升高時,化學(xué)反應(yīng)加快,水溶液粘度下降、凝聚分子擴散增加、絮體成長速度加快,同時水溫升高時,布朗運動加劇,增加了碰撞的機會,有利于污泥凝聚成較大顆粒,從而促進了絮凝和沉降;但污泥溫度過高時,化學(xué)反應(yīng)過快,形成了細小的絮體,并且使絮體的水合作用加強,導(dǎo)致產(chǎn)生的污泥含水量高、體積大、難處理[9],反而使污泥的脫水效果降低。因此,操作溫度以40℃為宜。
2·4 污泥初始pH值對剩余活性污泥脫水效果的影響
用氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)污泥初始pH值,在PAC投加量為200 mg·L-1、CPAM投加量為20 mg·L-1、操作溫度為35℃、快攪強度為150 r·min-1、快攪時間為30 s、慢攪強度為70 r·min-1、慢攪時間為6 |
