陽離子型污泥脫水絮凝劑的制備與應用研究.pdf

1、隨著水資源的日益短缺，城市化進程的加快，污水處理逐步成為了人們關注的焦點和亟待解決的問題之一。市政污泥處理是城市污水處理的一個重要的處理環(huán)節(jié)，市政污泥是由大量的成分復雜的，帶有陰離子基團的有機物質構成。市政污泥的主要特點是：含水率高(95％～99％)，污泥顆粒非常細小，顆粒帶負電荷，相互排斥，形成穩(wěn)定的懸濁液，污泥與水結合力很強，使得污泥的比阻值很大，脫水性能差，因此在污泥進行脫水之前都會對污泥進行調理。
　　 通過物理、化學或

2、生物的方法對污泥進行預處理，可以改變污泥絮體的物理性質和化學組成，破壞污泥膠體結構，減小與水的親和性，從而改善污泥的脫水性能。添加化學藥劑作為化學調理方法的一種，由于操作簡單，費用較低而被廣泛采用。目前市售的污泥調理劑，從分子類型上看，幾乎都是陽離子高分子絮凝劑，由于其具有吸附架橋和電中和作用，可以達到良好的固液分離效果。在國內陽離子高分子污泥脫水劑的研究起步較晚，和國外的陽離子污泥脫水劑產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、陽離子度、溶解性能是對絮凝效果影響最大的因素。目前國內生產的陽離子聚丙烯酰胺在陽離子單體制備、分子量、陽離子度、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，進行酯交換反應，制備了二甲氨基丙烯酸乙酯(DMAEA)，通過二甲氨基丙烯酸乙酯(DMAEA)的季銨化反應，制

4、備了一種陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。以陽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)進行了共聚合反應：①殼聚糖與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與殼聚糖在氮氣保護下，以硝酸鈰銨(ceric ammonium nitrate，CAN)為引發(fā)劑，通過接枝反應制得殼聚糖衍生物(CAM)，考察了反應物總濃度、反應物配比、引發(fā)劑濃度、溫度等因素對接枝共聚的影響，以接枝率為指標的正交試驗結果表明：反應物總濃度為12％，

5、通氮氣15 min，反應時間為3.5 h，反應物質量比為m(CTS)∶m(AM)=1∶8，引發(fā)劑濃度0.06％，反應溫度為45℃時，具有最佳的接枝率396.4％。對正交試驗的直觀分析表明影響反應的主要因素是反應物的質量比，其次是引發(fā)劑濃度，最后是反應溫度。紅外光譜、電鏡掃描分析證明及對實際廢水處理表明殼聚糖改性產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在氮氣保護下，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為復合乳化劑，液體石蠟為連續(xù)相，通過反相乳液聚合法制備了陽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)劑用量對共聚合的影響，研究結果表明在乳化劑質量比(Span-80∶Tween-80)為2∶3；乳化劑質量占油相質量的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；反應溫度為45～50℃；反應時間為5h制備的陽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及殼聚糖與陽離子型高分子聚丙烯酰胺復合絮凝劑CTS-CPAM用于重慶市某污水處理廠濃縮池的實際污泥處理，考察了CAM、CPAM及CTS-CPAM的投加量對污泥脫水效果、沉降速度、濾液濁度、濾液透光率及濾餅含水率的影響：①CAM溶液質量分數(shù)為0.1％，投加量為6 mL(100mL污泥)，對污泥的調質效果較好，出水水質較好，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。②在CPAM溶液質量分數(shù)為0.1％，每100mL污泥在投加量為6 mL時，對污泥的調理效果較好，上清液濁度去除率高，濾餅含水率低。此外，還研究了CPAM的陽離子度、粘均分子量以及環(huán)境溫度對脫水效果的影響。研究表明，分子量和陽離子度對脫水效果的影響是有一個最佳范圍的，并不是陽離子越高、分子量越大，對泥水分離的效果就越好；另外，如果溫度過低，污泥脫水的速度也將變慢，效果也會受到一定的影響，因此冬季應該重視污泥輸送系統(tǒng)的保溫

9、環(huán)節(jié)。③復合絮凝劑CTS-CPAM在溶液質量分數(shù)為0.1％，投加量為6 mL(100mL污泥)時，對污泥的調理效果較好，與CAM及CPAM污泥脫水性能相當，且具有環(huán)保，經(jīng)濟的特點。
　　 實驗同時還將自制的CAM、CPAM，殼聚糖與CPAM復合絮凝劑與重慶市目前大中小型污水處理廠使用的國內及進口脫水絮凝劑進行了污泥脫水性能比較，結果表明自制CAM、CPAM及CTS-CPAM復合絮凝劑無論時在沉降速度，還是在出水水質，濾餅含水率效