陽(yáng)離子型污泥脫水絮凝劑的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著水資源的日益短缺，城市化進(jìn)程的加快，污水處理逐步成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)和亟待解決的問(wèn)題之一。市政污泥處理是城市污水處理的一個(gè)重要的處理環(huán)節(jié)，市政污泥是由大量的成分復(fù)雜的，帶有陰離子基團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成。市政污泥的主要特點(diǎn)是：含水率高(95％～99％)，污泥顆粒非常細(xì)小，顆粒帶負(fù)電荷，相互排斥，形成穩(wěn)定的懸濁液，污泥與水結(jié)合力很強(qiáng)，使得污泥的比阻值很大，脫水性能差，因此在污泥進(jìn)行脫水之前都會(huì)對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理。
　　 通過(guò)物理、化學(xué)或

2、生物的方法對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，可以改變污泥絮體的物理性質(zhì)和化學(xué)組成，破壞污泥膠體結(jié)構(gòu)，減小與水的親和性，從而改善污泥的脫水性能。添加化學(xué)藥劑作為化學(xué)調(diào)理方法的一種，由于操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低而被廣泛采用。目前市售的污泥調(diào)理劑，從分子類(lèi)型上看，幾乎都是陽(yáng)離子高分子絮凝劑，由于其具有吸附架橋和電中和作用，可以達(dá)到良好的固液分離效果。在國(guó)內(nèi)陽(yáng)離子高分子污泥脫水劑的研究起步較晚，和國(guó)外的陽(yáng)離子污泥脫水劑產(chǎn)品相比有較大的差距。在影響絮凝劑絮凝效果的因素

3、中，分子量、陽(yáng)離子度、溶解性能是對(duì)絮凝效果影響最大的因素。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在陽(yáng)離子單體制備、分子量、陽(yáng)離子度、穩(wěn)定性和溶解性能還不太理想，該課題旨在合成一系列具有良好污泥脫水性能的陽(yáng)離子型絮凝劑。
　　 論文以二甲氨基乙醇(DMAE)和丙烯酸乙酯(MA)為原料，NaOH為催化劑，在加入一定阻聚劑吩噻嗪條件下，進(jìn)行酯交換反應(yīng)，制備了二甲氨基丙烯酸乙酯(DMAEA)，通過(guò)二甲氨基丙烯酸乙酯(DMAEA)的季銨化反應(yīng)，制

4、備了一種陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。以陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為原料與殼聚糖(CTS)及丙烯酰胺(AM)進(jìn)行了共聚合反應(yīng)：①殼聚糖與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與殼聚糖在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以硝酸鈰銨(ceric ammonium nitrate，CAN)為引發(fā)劑，通過(guò)接枝反應(yīng)制得殼聚糖衍生物(CAM)，考察了反應(yīng)物總濃度、反應(yīng)物配比、引發(fā)劑濃度、溫度等因素對(duì)接枝共聚的影響，以接枝率為指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果表明：反應(yīng)物總濃度為12％，

5、通氮?dú)?5 min，反應(yīng)時(shí)間為3.5 h，反應(yīng)物質(zhì)量比為m(CTS)∶m(AM)=1∶8，引發(fā)劑濃度0.06％，反應(yīng)溫度為45℃時(shí)，具有最佳的接枝率396.4％。對(duì)正交試驗(yàn)的直觀(guān)分析表明影響反應(yīng)的主要因素是反應(yīng)物的質(zhì)量比，其次是引發(fā)劑濃度，最后是反應(yīng)溫度。紅外光譜、電鏡掃描分析證明及對(duì)實(shí)際廢水處理表明殼聚糖改性產(chǎn)物具有良好的絮凝性能，具有作為污泥脫水絮凝劑的潛能。②在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為單體，Spa

6、n80-Tween80為復(fù)合乳化劑，液體石蠟為連續(xù)相，通過(guò)反相乳液聚合法制備了陽(yáng)離子型高分子聚丙烯酰胺CPAM。論文探討了油水體積比、乳化劑用量、單體用量和引發(fā)劑用量對(duì)共聚合的影響，研究結(jié)果表明在乳化劑質(zhì)量比(Span-80∶Tween-80)為2∶3；乳化劑質(zhì)量占油相質(zhì)量的20％；油水相體積比為1∶1.8～2.0；單體總濃度為20～25％；單體摩爾比為2∶1；反應(yīng)溫度為45～50℃；反應(yīng)時(shí)間為5h制備的陽(yáng)離子型高分子聚丙烯酰胺具有很好

7、的穩(wěn)定性。
　　 將自制的CAM、CPAM及殼聚糖與陽(yáng)離子型高分子聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑CTS-CPAM用于重慶市某污水處理廠(chǎng)濃縮池的實(shí)際污泥處理，考察了CAM、CPAM及CTS-CPAM的投加量對(duì)污泥脫水效果、沉降速度、濾液濁度、濾液透光率及濾餅含水率的影響：①CAM溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％，投加量為6 mL(100mL污泥)，對(duì)污泥的調(diào)質(zhì)效果較好，出水水質(zhì)較好，出水量大，沉降速度快，出水濁度低，濾液透光率高，濾餅含水率低，與CP

8、AM絮凝性能相當(dāng)。②在CPAM溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％，每100mL污泥在投加量為6 mL時(shí)，對(duì)污泥的調(diào)理效果較好，上清液濁度去除率高，濾餅含水率低。此外，還研究了CPAM的陽(yáng)離子度、粘均分子量以及環(huán)境溫度對(duì)脫水效果的影響。研究表明，分子量和陽(yáng)離子度對(duì)脫水效果的影響是有一個(gè)最佳范圍的，并不是陽(yáng)離子越高、分子量越大，對(duì)泥水分離的效果就越好；另外，如果溫度過(guò)低，污泥脫水的速度也將變慢，效果也會(huì)受到一定的影響，因此冬季應(yīng)該重視污泥輸送系統(tǒng)的保溫

9、環(huán)節(jié)。③復(fù)合絮凝劑CTS-CPAM在溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％，投加量為6 mL(100mL污泥)時(shí)，對(duì)污泥的調(diào)理效果較好，與CAM及CPAM污泥脫水性能相當(dāng)，且具有環(huán)保，經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。
　　 實(shí)驗(yàn)同時(shí)還將自制的CAM、CPAM，殼聚糖與CPAM復(fù)合絮凝劑與重慶市目前大中小型污水處理廠(chǎng)使用的國(guó)內(nèi)及進(jìn)口脫水絮凝劑進(jìn)行了污泥脫水性能比較，結(jié)果表明自制CAM、CPAM及CTS-CPAM復(fù)合絮凝劑無(wú)論時(shí)在沉降速度，還是在出水水質(zhì)，濾餅含水率效