赤泥制備含碳聚硅酸鋁鐵絮凝劑及其應(yīng)用研究.pdf

1、城市污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量城市污泥，具有含水率高，體積大，易腐敗變臭等特性，污泥的不當(dāng)處置將導(dǎo)致二次污染，高含水量污泥的轉(zhuǎn)移和處置對(duì)污水廠造成很大的經(jīng)濟(jì)壓力。為了便于運(yùn)輸和處理，在污水處理廠區(qū)對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水處理，是實(shí)現(xiàn)污泥減量化的重要環(huán)節(jié)。污泥的深度脫水既能降低污水廠二次污染，又能降低污泥處理成本，也是城市污水處理廠可持續(xù)發(fā)展的保障。制備和選用合適的高性能的污泥調(diào)理劑是實(shí)現(xiàn)污泥深度脫水的一個(gè)關(guān)鍵因素。
　　本文以拜爾法赤

2、泥為原料，采用了助溶劑酸浸法得到高濃度的鐵鋁浸出液，在此基礎(chǔ)上引入改性淀粉和硅酸溶液，復(fù)合共聚制備了含碳聚硅酸鋁鐵絮凝劑（R-CSiAFS），并研究其對(duì)污泥脫水性能的影響和機(jī)理。同時(shí)采用紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）和熱重分析儀（TGA）對(duì)R-CSiAFS復(fù)合絮凝劑進(jìn)行表征。
　　直接酸浸法采用硫酸與赤泥在常溫常壓下進(jìn)行試驗(yàn)，為了提高鐵鋁金屬元素的浸出率和獲得高濃度浸出液，在直接酸浸法基礎(chǔ)上加入

3、一定比例的助溶劑NaCl。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)條件為赤泥助溶劑質(zhì)量比NaCl/RM為0.1，硫酸濃度8mol/L，液固體積質(zhì)量比（液固比）14:1，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間80min時(shí)，赤泥經(jīng)硫酸處理后，TFe和Al的浸出率分別為81.44％和96.83%，浸出液中鐵鋁離子濃度分別為4.99g/L和7.54g/L。通過(guò)赤泥酸浸前后XRD和SEM圖譜的對(duì)比可知，NaCl助溶酸浸法改變了赤泥的表面形態(tài)和主要物質(zhì)組成，赤泥最終浸出殘?jiān)械闹饕?/p>

4、物質(zhì)為CaSO4。
　　在鐵鋁浸出液中引入改性淀粉和硅酸溶液，復(fù)合共聚制備含碳聚硅酸鋁鐵絮凝劑（R-CSiAFS），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，R-CSiAFS的最佳合成反應(yīng)條件為（Al+Fe）/淀粉質(zhì)量比為0.55/1,最佳pH值3.0，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.375%。紅外光譜圖顯示R-CSiAFS在淀粉長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)上引入了自身的特征基團(tuán)。XRD圖譜結(jié)果顯示淀粉結(jié)晶區(qū)遭到破壞，R-CSiAFS譜圖上并沒(méi)有在相應(yīng)的曲線角度上重現(xiàn)淀粉譜圖上的特征峰

5、，可見，鐵鋁硅等物質(zhì)已經(jīng)改變了淀粉的結(jié)晶狀態(tài)并生成新的結(jié)晶體物質(zhì)。熱重分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合共聚過(guò)程物質(zhì)的穩(wěn)定性增加了。SEM分析結(jié)果表明R-CSiAFS是具表面結(jié)構(gòu)粗糙，孔隙大的高聚化合物。從表征結(jié)果可以得知，硅鋁鐵等物質(zhì)已經(jīng)成功接枝在淀粉骨架上了。
　　R-CSiAFS在污泥脫水實(shí)驗(yàn)上的最佳反應(yīng)條件為：污泥體系pH=7.0，絮凝劑的投加量為330mg/L。此時(shí)污泥比阻SRF降低了92.3%，沉降比SV30從90%降低到79.9