不同实验验证聚丙烯酰胺对污泥水处理效果

说起污泥水，我们应该知道水是人类生存和发展不可缺少而又是数量有限的物质，更是是人类生活和生产活动中不可替代的极为重要的宝贵资源。随着我国工农业生产的飞速发展，工业废水的排放量日益增加，水污染是我们面临的主要环境问题之一。污水处理成了一个严峻的问题。污水处理一般采用物理、化学和生物发发，或几种方法配合使用以除去污水中有害物质。工业中有害物质发生物理、化学反应，达到水与有害物质分离的效果.

  水处理中所采用的絮凝剂通常为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂中使用广泛的有两类，即铁系絮凝剂（FeCl3、Fe2(SO4）3及其聚合物）和铝系絮凝剂（AICl3、Al2(SO4)3及其聚合物）。常用的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠。聚丙烯酰胺又分为非离子型阴离子型和阳离子型。由于阴离子型聚丙烯酰胺的沉淀絮凝性能优越，因此在工业上得到广泛应用。在现场的絮凝小试验中，经常发投加无机絮凝剂时，有人量较多且浓度较高时才能获得让人满意的出水效果，而投加有机絮凝剂聚丙烯酰胺时，用量很少，通常几毫升，而且浓度相当低，出水效果却很好。关于无机絮凝剂的絮凝机理研究相对很少，因此文章就有机絮凝剂聚丙烯酰胺的絮凝机理进行研究，并且对流体化学因素对絮凝过程的影响进行初步探讨。

1实验相关

1.1实验所用原理及仪器

实验原理：分别配置浓度1g/L的污泥水以及浓度为1%的阴离子聚丙烯酰胺(PAM)溶液。

实验仪器主要有自制搅拌桶（1000mL）、容量瓶（1000mL）、锥形瓶、移液管、量筒、电子台秤、电动搅拌器等。

1.2 实验方法

在搅拌桶里装入1L配置好的污泥水，以不同的PAM投入量和对药剂PAM与污泥水混合物进行不同剪切速率和剪切时间处理后，静置一定时间，去上层清夜测量浊度，并进行比较。

2实验结果及分析

2.1 药剂投入量对污泥水沉降效果的影响

在搅拌装置中，分别加入不同量的PAM，选定250r/min的剪切速度剪切转速为100r/min剪切3min，静置1min后取上层清夜测量浊度，随着药剂PAM投入量的增加，刚开始污泥沉降效果较好，表现为浊度逐渐降低。当药剂PAM用量为0.5mL时，污泥水沉降效果好。当PAM的投入量进行增加时，污泥水沉降效果反而变差。因此，污泥水沉降中村子一个*佳药剂用量，超过此用量，不仅不能改善污泥的沉降效果，而且还浪费了药剂。

2.2 剪切因素对污泥水沉降效果的影响

2.2.1 强剪切时间对污泥水沉降效果的影响

在污泥水中加入药剂PAM 0.5mL后，对PAM与污泥水的混合物进行剪切转速250r/min的强剪切，在此剪切转速上改变剪切时间，然后选定剪切转速100r/min剪切3min后，静置混合物1min，取上次清夜测量速度。污泥水加入*佳药剂用量后，对污泥水与药剂的混合物分别以同样的强剪切转速、不同的剪切时间进行处理，其出水的浊度有较大的差别。随着剪切时间的延长，出水浊度逐渐下降，剪切时间5~8min后，曲线没有很大的跳跃性，出水浊度没有明显差别，但当剪切时间超过8min后，出水浊度出现上升现象，污泥水沉降效果变差。所以污泥水沉降中存在一*佳的强剪切时间。

2.2.2弱剪切时间对污泥水沉降效果的影响

污泥水中加入药剂PAM*佳用量0.5mL后，对PAM于污泥水的混合物分别进行剪切转速250r/min的强剪切，剪切时间1min，然后调整剪切转速为100r/min，分别剪切不同的时间后，静置混合物1min，取上层精液测量浊度。随着弱剪切时间的延长，出水浊度一直出现下降其实，污泥水沉降效果越来越好。在剪切时间为8~10min时，曲线几乎呈水平线，浊度变化不是很明显。絮凝是微小絮体凝聚成大絮体的过程，当剪切时间延长时，提供微小絮体相互碰撞的足够时间。因此，大絮体的生产率较高，浊度自然就降低。

絮凝初期，即微小絮体形成阶段，存在*佳的强剪切时间，当剪切时间超过临界值后，出水浊度出现升高现象。而在絮凝的后期，即大絮体形成阶段，弱剪切时间越长越好，出水浊度有很大的降低。

2.23  强剪切转速对污泥水沉降效果

污泥水中加入PAM*佳药剂用量0.5mL后。分别对PAM于污泥水的混合物进行不同强剪切转速处理，剪切时间1min后，调剪切转速为10r/min，剪切时间3min，然后静置混合物1min ,取上层清夜测量浊度。

强剪切转速对污泥水的沉降效果有很大的影响。随着剪切转速的增大，曲线急剧下降，出水浊度大大降低，当剪切转速为300r/min时，污泥水沉降效果*好，浊度为10NTU。当剪切转速为350r/min时，浊度为20BTU。剪切转速继续增大时，曲线几乎是平坦，出水浊度没有多大变化。污泥水中投加药剂后，水中的稳定颗粒在有机絮凝剂PAM的吸附架桥作用下，变得不稳定，成为絮团而沉降，这过程发生很快。当絮团碰到强剪切时，很容易破坏，重新变为稳定颗粒悬浮在水中，所以剪切转速超过某一临界值时，出水浊度反而变差，不但浪费了能耗，而且没有达到处理污泥水的面对。因此污泥水沉降过程中，投加药剂的瞬间，对污泥水与药剂的混合物存在一个*佳的强剪切转速。

2.24弱剪切转速对污泥水沉降效果的影响

污泥水中加入PAM*佳药剂用量0.5mL后，对PAM与污泥水的混合物进行强剪切处理（转速250r/min），剪切1min后，调整为不同的弱剪切转速，剪切时间3min，然后静置混合物1min，取上层清夜测量浊度。

随着弱剪切转速的增大，出水浊度逐渐降低，污泥水沉降效果越来越好。当剪切转速从120r/min增大到150r/min时，曲线急剧下降，出水浊度大大降低。在絮凝的后阶段，微小絮体相互碰撞凝结成大絮体的过程，要求絮体间有速度差，即速度梯度。因此，弱剪切转速越大，絮体间相互碰撞的几率就增大，大絮体的形成率也就增大，但是这时的剪切转速也不宜过大，防止生成的大絮体被剪碎。

微小絮体形成的阶段，对水力条件要求较大，需要进行强剪切，但剪切转速不是越大越好，存在*佳剪切转速。而在大絮体的形成阶段，对水力条件要求不是很大，但为了提高絮体间的碰撞几率，需施加一定转速的弱剪切，而不是采取*低的剪切转速。