新型污泥脱水剂P(AM-DAC-DMDAAC)对污泥脱水性能研究

摘要

污泥中通常含有大量的水分,含水率高达97.5％～99.5%,导致污泥的体积十分庞大,对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用,因此。必须对污泥进行脱水处理,以减小污泥的体积。目前最常用的污泥脱水剂是阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM),但CPAM在自然条件下很难降解,而且丙烯酰胺单体也具有一定的毒性,易对环境造成二次污染。所以,找到一种既有较好的污泥脱水性能,又对环境带来的影响较小,而且污泥处理费用也较低的新型污泥脱水剂成为目前研究的热点。
　　本文所研究的新型污泥脱水剂P(AM-DAC-DMDAAC)是通过水相中的分散聚合技术,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)三种单体为原料,分散稳定剂为聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDAC),选择过硫酸钾为引发剂,在硫酸铵水溶液中制备出来的。通过单因素法,考察了单体总浓度、单体质量比、分散稳定剂用量、引发剂用量、反应温度和pH值等因素对聚合产物的相对分子质量的影响,确定了最佳的合成条件:单体总浓度为20%,单体配比为mDAC:mDMDAAC:mAM=2:1:1,硫酸铵水溶液的浓度为20%,PDAC的浓度为1.2%,过硫酸钾的浓度为0.5%,反应温度为35℃,体系pH值为7。在此合成条件下,所得聚合产物的相对分子质量在682万～902万之间,阳离子度在13%～30%之间。
　　将新型污泥脱水剂P(AM-DAC-DMDAAC)用于实际的污泥脱水,考察了相对分子质量、阳离子度、投加量、污泥pH值和温度等因素对污泥脱水性能的影响情况。结果表明,并不是P(AM-DAC-DMDAAC)的相对分子质量越大、阳离子度越高、投加量越大污泥脱水性能越好,而是有一定的适应范围。当P(AM-DAC-DMDAAC)的投加量为35mg/l时,污泥含水率达到最小值为81.79%,污泥比阻达到最小值为7.31×1011m/kg,滤液COD为73.54mg/l。将P(AM-DAC-DMDAAC)与污水处理厂常用的CPAM进行对比实验,在相同的实验条件下,经P(AM-DAC-DMDAAC)调质后的污泥比阻、污泥含水率和污泥SVI都低于CPAM,但滤液COD与CPAM的相差并不大。同时,还考察了P(AM-DAC-DMDAAC)对生活污水的絮凝性能,当P(AM-DAC-DMDAAC)投加量为35mg/l时,絮凝性能最好,透光率为97.8%,继续增加投加量,絮凝性能下降。
　　P(AM-DAC-DMDAAC)与PAC复合的污泥脱水性能要好于单独使用P(AM-DAC-DMDAAC)。当P(AM-DAC-DMDAAC)的投加量为20mg/l、PAC的投加量为2.5g/l时,污泥脱水性能最好,此时污泥比阻为6.54×1011m/kg,污泥含水率为82.06%。实验考察了污泥pH值和过滤压力对P(AM-DAC-DMDAAC)与PAC复合的污泥脱水性能的影响,结果表明,P(AM-DAC-DMDAAC)与PAC复合的最适pH值范围为6～8,最适过滤压力为0.05Mpa。通过与单独使用P(AM-DAC-DMDAAC)和CPAM相比较,证明了将P(AM-DAC-DMDAAC)与PAC复合,不仅可以有效降低污泥的处理费用,而且对污泥脱水性能有一定的改善作用。

目录

新型污泥脱水剂P(AM-DAC-DMDAAC)对污泥脱水性能研究

RESEARCH ON THE SLUDGE DEWATERING ABILITY OF THE NOVEL SLUDGE DEHYDRATING AGENT P(AM-DAC-DMDAAC)

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 污泥的现状

1.1.1 污泥的来源及分类

1.1.2 污泥的特性

1.1.3 污泥中水分的存在形式

1.2 污泥脱水剂调理污泥的机理

1.3 污泥脱水剂的分类及研究现状

1.3.1 无机污泥脱水剂

1.3.2 有机高分子污泥脱水剂

1.3.3 生物污泥脱水剂

1.4 课题的目的、内容及来源

1.4.1 课题的目的

1.4.2 课题的内容

1.4.3 课题的来源

第2章 实验材料与方法

2.1 实验药品和仪器

2.1.1 主要药品

2.1.2 主要仪器

2.1.3 本实验所用的污泥样品

2.2 实验方法

2.2.1 P(AM-DAC-DMDAAC）的合成方法

2.2.2 P(AM-DAC-DMDAAC）的性能参数测定

2.2.3 污泥脱水实验方法

2.3 污泥脱水性能评价指标

2.3.1 污泥比阻的测定方法

2.3.2 污泥含水率的测定方法

2.3.3 污泥SVI的测定方法

2.3.4 滤液COD的测定方法

2.3.5 透光率的测定方法

第3章 P(AM-DAC-DMDAAC）的优化制备

3.1 水相中的分散聚合

3.2 各因素对聚合反应的影响研究

3.2.1 单体总浓度对聚合反应的影响

3.2.2 DAC与DMDAAC的质量比对聚合反应的影响

3.2.3 分散稳定剂用量对聚合反应的影响

3.2.4 引发剂用量对聚合反应的影响

3.2.5 反应温度对聚合反应的影响

3.2.6 体系pH值对聚合反应的影响

3.3 本章小结

第4章 P(AM-DAC-DMDAAC)的污泥脱水性能研究

4.1 各因素对P(AM-DAC-DMDAAC)的污泥脱水性能影响研究

4.1.1 相对分子质量对污泥脱水性能的影响

4.1.2 阳离子度对污泥脱水性能的影响

4.1.3 投加量对污泥脱水性能的影响

4.1.4 污泥pH值对污泥脱水性能的影响

4.1.5 温度对污泥脱水性能的影响

4.2 两种污泥脱水剂对污泥脱水性能的对比试验

4.2.1 污泥比阻的比较

4.2.2 污泥含水率的比较

4.2.3 污泥SVI的比较

4.2.4 滤液COD的比较

4.3 P(AM-DAC-DMDAAC)的絮凝性能研究

4.4 本章小结

第5章 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合的污泥脱水性能研究

5.1 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合的投加方式影响

5.2 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合对污泥脱水性能的影响

5.2.1 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合对污泥比阻的影响

5.2.2 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合对污泥含水率的影响

5.3 其他因素对污泥脱水性能影响研究

5.3.1 污泥pH值对污泥脱水性能的影响

5.3.2 过滤压力对污泥脱水性能的影响

5.4 P(AM-DAC-DMDAAC）与PAC复合的经济环境效益

5.4.1 经济效益

5.4.2 环境效益

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢