自来水厂污泥减量化及性能改善研究

摘要

随着自来水厂排泥水直排河道的方法不再可行，水处理过程中产生的污泥量及污泥性能将直接影响整个水厂的造价及运行费用。试验在水处理工艺流程相同的条件下，分别使用了硫酸铝、氯化铁、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合铝铁(PAFC)、高效聚合双酸铝铁(PAFCS)、硫酸铝+1mg/L PAM、氯化铁+1mg/L PAM等不同混凝剂及其组合配方，以达到减少混凝沉淀后排泥水的污泥量及改善排泥水的沉降性能和脱水性能的效果。同时通过对絮体ζ电位、污泥颗粒平均粒径及絮体分形维数的测定，探讨了其作用机理。 试验证明：在原水浊度较高的情况下，使用PFS对混凝沉淀后产生的污泥的减量效果最为明显。而浊度较低时则使用硫酸铝和PAM的组合配方减量效果最为明显。同时，使用PAFC或PAC来处理高、低浊度原水时的污泥减量效果也较为稳定。在污泥沉降性能改善方面，使用PAM作为助凝剂后，浓缩初期时的上清液浊度明显优于单独使用无机混凝剂或高分子混凝剂，但由于混凝剂投加量减少，使得对上清液UV<,254>的去除效果不佳。在浓缩后期，污泥发生成层沉降时，使用PAM后污泥沉降界面下降速度极快，沉降性能改善效果明显。而单独使用混凝剂时，使用高分子混凝剂也可以大大缩短污泥成层沉降的时间。在对污泥脱水性能改善方面，使用高分子混凝剂要比使用无机混凝剂效果明显，尤其是PAFCS和PFS效果较佳，当水处理过程中使用PAM后，脱水性能有更为明显的改善。 同时，笔者还通过对絮体ζ电位、污泥颗粒平均粒径及絮体分形维数的测定，对污泥沉降性能、脱水性能的改善机理进行了探讨。通过对絮体ζ电位的测定，当混凝剂按最佳投加量投加时，所产生的ζ电位均在能消除电斥力的范围内，说明试验所选取的各种混凝剂都有电性中和作用的参与，但发挥作用程度有一定差别，从而影响絮体颗粒形成，使得污泥性能产生差异。通过污泥颗粒的平均粒径的测定可以看出，使用硫酸铝后产生污泥颗粒的平均粒径稍小于使用PAFCS后产生污泥颗粒的平均粒径，而当使用PAM后，污泥颗粒的平均粒径则达到了1395.78μm，小颗粒絮体所占比例也大大减少，证明了使用PAM为助凝剂后，所产生污泥的沉降性能和脱水性能能够得到很大程度的改善。最后通过对絮体分形维数的测定得出，絮体的分形维数体现了絮体颗粒的密实程度，分形维数越大絮凝效果越好，絮体颗粒也具有更好的沉降性能和脱水性能。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1我国自来水厂排泥水处理现状

1.2自来水厂排泥水与污水厂污泥成分的差异

1.3自来水厂干泥量的组成

1.4污泥重力浓缩

1.4.1重力浓缩的基本原理

1.4.2重力浓缩的影响因素

1.5污泥的脱水性能

1.5.1污泥调质机理

1.5.2污泥比阻与CST测定

1.5.3污泥比阻的理论基础

1.5.4污泥比阻的影响因素

1.6分形理论简介

1.6.1分形与分形维数

1.6.2分形维数的计算

1.6.3分形与絮凝形态学

第2章研究目的、内容和实验设计

2.1研究目的

2.2六联搅拌机转速选取及反应器设计

2.3试验研究内容及测定方法

2.3.1模拟水量配置

2.3.2混凝剂最佳投加量的确定

2.3.3污泥量的测定

2.3.4污泥浓缩初期上清液性质测定

2.3.5污泥浓缩后期污泥沉降性能比较

2.3.6污泥比阻的测定

2.3.7污泥颗粒粒径的测定

2.3.8ζ电位的测定

2.3.9分形理论研究

第3章污泥减量化效果分析

3.1实验目的

3.2混凝剂的最佳投加量

3.2.1硫酸铝最佳投加量的确定

3.2.2氯化铁最佳投加量的确定

3.2.3聚合氯化铝(PAC)最佳投加量的确定

3.2.4聚合硫酸铁(PFS)最佳投加量的确定

3.2.5聚合铝铁(PAFC)最佳投加量的确定

3.2.6高效聚合双酸铝铁(PAFCS)最佳投加量的确定

3.2.7 PAM和硫酸铝组合投加最佳投加量的确定

3.2.8PAM和氯化铁组合投加最佳投加量的确定

3.2.9使用各种混凝剂及助凝剂时最佳投加量的比较

3.3使用不同混凝剂时污泥产生量的变化

3.4本章小结

第4章使用不同混凝剂产生的污泥性能比较

4.1实验目的

4.2污泥沉降速度及上清液水质比较

4.2.1排泥水浓缩初期上清液水质(自由沉淀、絮凝沉淀)

4.2.2污泥沉降界面由250mL降到100mL沉降时间(成层沉淀)

4.3污泥的脱水性能

4.3.1污泥比阻测定中的T-V关系图

4.3.2污泥比阻的改善效果

4.4本章小结

第5章污泥沉降性能、脱水性能改善机理研究

5.1试验目的

5.2污泥颗粒的ζ电位

5.2.1ζ电位与混凝

5.2.2ζ电位与混凝剂最佳投加量的关系

5.2.3ζ电位与混凝剂作用机理

5.3污泥颗粒的粒径分布

5.3.1污泥颗粒粒径分布

5.3.2三种方案污泥颗粒粒径分布对比

5.3.3污泥颗粒粒径分布与污泥颗粒沉降性能的关系

5.3.4污泥颗粒粒径分布与污泥脱水性能的关系

5.4污泥颗粒分形维数的测定

5.4.1分形维数的测定

5.4.2分形维数与污泥浓缩的速度

5.4.3分形维数与絮体颗粒形态及脱水性能的关系

5.5本章小结

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果