污泥调理剂在造纸污泥脱水性能中的研究

摘要

随着国家经济的迅速发展，我国的造纸厂产量也在不断地增加，随之产生的是大量的造纸污水，污染负荷较重。当我国造纸污水处理厂的规模在一步步扩大的时候，由于造纸污泥的处置费用大约占据污水处理费用的50％，造纸污泥没有得到妥善的处置，导致二次污染，使得污水处理在某种程度上失去它应有的意义。造纸污泥的含水率高达95％～99％，占地面积大，如何缩小造纸污泥的占地面积，达到“无害化、减量化、资源化”的效果，关键在于如何降低污泥的含水率，然而造纸污泥带有一定的电荷，脱水性能很差，因此如何改善造纸污泥的脱水性能成为造纸企业亟待解决的问题。
　　污泥的脱水性能的主要改进方向在于如何对造纸污泥进行调理，化学调理最常见的调理方法，即投加一定的化学药剂到造纸污泥中，通过改变造纸污泥微观结构来改善污泥的脱水性能。本实验检测了沅江造纸厂出厂污泥的理化性质之后，以抽滤时间和泥饼的含水率为指标，研究了有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，无机混凝剂聚合氯化铁(PFC)，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及CPAM和CTAB联合作用时的最佳工艺参数。
　　从实验结果来看，投加单一调理剂的最佳工艺参数如下:CPAM的最佳配置浓度为0.2％，最佳投加量为0.2％（相对绝干污泥），最佳搅拌强度250r/min，最佳搅拌时间120s，泥饼含水率低至70.79％; PFC最佳投加量为10％（相对绝干污泥），最佳搅拌强度180r/min，最佳搅拌时间80s，泥饼含水率低至71.34％; CTAB的最佳投加量为10％(相对绝干污泥），泥饼含水率低至70.08％。CPAM和CTAB具有协同作用，两者投加的顺序和投加比例都对污泥的脱水性能有一定的影响，先投加CTAB再投加CPAM时，造纸污泥的沉降性能最好，当CTAB和CPAM的投加量分别为绝干污泥5％和0.1％时，对造纸污泥脱水性能的改善最为明显，泥饼含水率低至68.22％。
　　本实验通过研究投加不同调理剂后的泥饼微观结构来进一步探讨污泥脱水机理，结果可知污泥的脱水性能与泥饼的微观结构存在一定的关系。含水率低的泥饼表面凹凸不平，孔隙较多，絮团呈现疏松多孔状，有利于水分的穿梭，从而提高污泥脱水性能。含水率高的泥饼絮体较小，污泥大面积地连接在一起，没有明显的孔隙，不利于水分的去除。此外，在造纸污泥中使用，电中和，吸附，絮凝是阳离子聚丙烯酰胺的主要功能; PFC主要起到破坏污泥稳定性、水解产物与污泥发生络合反应的作用，由此增强了污泥的沉降性能的作用;CTAB主要起到降低水分表面张力以及提高污泥表面EPS溶解性的作用，从而释放污泥细胞颗粒内部水，达到降低污泥含水率的目的;CTAB和CPAM能起到协同效果，主要是因为CTAB释放出细胞内部水，分解造纸污泥大颗粒为小颗粒，CPAM可以快速把小颗粒污泥聚集在一起，提高了造纸污泥的沉降性能，从而改善污泥的脱水性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．1．1 造纸污泥的来源及特点

1．1．2 造纸污泥处置存在的关键问题

1．2 造纸污泥脱水

1．2．1 污泥中水分的存在形式

1．2．2 影响污泥脱水性能的因素

1．3 污泥脱水

1．3．1 污泥调理

1．3．2 污泥脱水技术

1．4 造纸污泥脱水性能的研究进展

1．4．1 污泥性质与脱水性能关系的研究进展

1．4．2 污泥调理剂的研究进展

1．4．3 造纸污泥调理脱水的研究进展

1．4．4 造纸污泥微观结构研究进展

第二章 实验原理及方法

2．1 实验准备

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器及药剂

2．2 实验装置

2．3 实验内容与方法

2．3．1 实验内容

2．3．2 实验方法

2．4 实验步骤

2．5 实验目的及意义

第三章 调理剂的选择

3．1 污泥的理化性质

3．2 有机絮凝剂对污泥脱水性能的影响

3．2．1 CPAM最佳浓度的选择

3．2．2 CPAM最佳投加量的确定

3．2．3 CPAM最佳工艺参数的确定

3．2．4 CPAM最佳投加工艺

3．3 无机混凝剂的确定

3．3．1 无机混凝剂的选择

3．3．2 PFC最佳投加量的确定

3．3．3 PFC最佳工艺参数的确定

3．3．4 PFC最佳投加工艺

3．4 表面活性剂的确定

3．4．1 表面活性剂的选择

3．4．2 CTAB最佳投加量的确定

3．5 CTAB与CPAM联合作用对造纸污泥脱水性能的影响

3．5．1 CTAB和CPAM投加顺序的确定

3．5．2 CTAB和CPAM投加比例的确定

3．6 板框压滤实验

3．6．1 造纸厂污泥直接压滤结果

3．6．2 调理后污泥的压滤结果

3．6．3 板框压滤机实验的最佳配方

3．7 小结

第四章 泥饼微观结构观察

4．1 泥饼微观结构观察

4．1．1 单独投加药剂的污泥微观结构

4．1．2 CPAM不同投加量的污泥微观结构

4．1．3 不同无机混凝剂与CPAM联用的污泥微观结构

4．1．4 CTAB和CPAM不同投加顺序的污泥微观结构

4．2 污泥脱水机理探讨

4．2．1 有机絮凝剂CPAM对污泥调理机理的探讨

4．2．2 无机混凝剂PFC对污泥调理机理的探讨

4．2．3 表面活性剂CTAB对污泥调理机理的探讨

4．2．4 复配调理剂对污泥调理机理的探讨

4．3 小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文及专利

附录B 研究生期间参与的科研课题