摘要：為了有效處理砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的廢水泥渣，避免其對生態(tài)環(huán)境的破壞，采用PAC、PAM、FeCl3、CaO、PAC+PAM、PAC+CaO、PAM+CaO處理泥渣，研究泥渣脫水性能。結果表明：PAM+CaO聯(lián)合投加對改善泥渣脫水特性效果最好;當CaO投藥量為0.59%、PAM投藥量為0.012%時，比阻較不投加化學藥劑條件下減小了40%。通過壓濾試驗，不投加藥劑條件下，泥餅厚度僅3mm，且無力學強度，泥餅含水率25%;PMA和CaO聯(lián)合投加條件下，泥餅厚度可達14mm，并具有一定力學強度，泥餅含水率僅為22%。研究成果可為今后國內(nèi)外砂石項目的建設運營提供借鑒。

　　關鍵詞：砂石廢水泥渣;脫水性能;比阻試驗;壓濾試驗;化學藥劑

　　1研究背景

　　在水電站工程施工中，大規(guī)?；炷了璧纳笆橇掀毡椴捎萌斯ぶ迫〉姆绞教峁榇_?；炷临|(zhì)量，在人工砂石骨料加工過程中，處理砂石料中的泥土雜質(zhì)是一個重大課題，較成熟的方法是采用大量潔凈水對砂石料進行清洗，將骨料的泥渣及石粉含量控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，從而產(chǎn)生相應排放量的高懸浮物廢水。水電站施工期砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水中主要污染物成分為懸浮固體，廢水中SS質(zhì)量濃度一般高達30000～100000mg/L，有的甚至更高(視料源及加工工藝不同而變)。若不作任何處理直接排放，砂石加工系統(tǒng)的廢水，將會破壞施工區(qū)生態(tài)環(huán)境，造成河道淤積，河床抬高，進而影響水生生物的生存環(huán)境。

　　砂石加工系統(tǒng)廢水處理過程中會產(chǎn)生大量泥渣，由于砂石廢水泥渣量極大，泥渣未經(jīng)處理直接進入脫水設備，導致脫水設備運行效率低、泥渣脫水效果差。本文以石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水泥渣為研究對象，探求不同化學藥劑對水電工程砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水泥渣脫水特性的影響。

　　2試驗方法

　　2.1比阻試驗

　　比阻測定試驗裝置詳見圖1，根據(jù)Carman公式，在壓力一定的條件下過濾時，t/V與V成直線關系：

　　在直角坐標系中，以V為橫坐標，t/V為縱坐標，對實測數(shù)據(jù)進行線性回歸，求解斜率b，再利用式(2)求得比阻r。

　　2.2泥渣脫水試驗

　　試驗采用廂式壓濾機(濾板為隔膜板，規(guī)格1m×1m)，研究在調(diào)理劑作用下不同含固率泥樣脫水能力，脫水試驗裝置如圖2所示。

　　為模擬工程現(xiàn)場前端加藥的時間條件，先向原水樣中投加藥劑，等其沉降后，將一部分清水排出，使其達到指定的含固率。

　　假設原泥的重量為M1，含固率為ω1，排出水后泥的重量為M2，指定的含固率為ω2，由于排出的只有清水，泥樣前后所含的干泥總重是不變的，因此有：

　　3泥渣脫水特性試驗

　　比阻試驗表明，白鶴灘水電站三灘泥渣脫水性能良好。本節(jié)采用小型廂式壓濾機進行泥渣脫水試驗，壓濾機試驗的主要工作參數(shù)有壓濾時間、壓濾壓力和進漿濃度等。每組試驗將分別測定壓濾后的泥餅厚度、含水率及尾水SS等指標。

　　一般認為，污泥比阻值在1×1012～4×1012m/kg之間時進行機械脫水較為適宜。對無機高分子、有機高分子和無機鹽等不同種類調(diào)理劑及其投藥量進行比阻試驗，篩選出適宜的藥劑，可供泥渣脫水能力試驗參考。

　　白鶴灘水電站三灘原水樣沉降濃縮加藥量與泥渣比阻試驗加藥量轉(zhuǎn)換如表1所示(加藥量為藥劑質(zhì)量與干泥質(zhì)量之比)。比阻試驗泥渣采用原水樣沉降濃縮后的底部泥漿，以期模擬沉淀池沉降分離過程。因此調(diào)理劑投加量即為原水樣絮凝沉降投藥量，投加不同調(diào)理劑條件下泥渣比阻值如表2所示。

　　(1)PAC、PAM、FeCl3、CaO單獨投加條件下，比阻較不投加調(diào)理劑均有不同程度地增大，其中PAM在0.006%投加量條件下比阻增大幅度最大，較不投加調(diào)理劑增大520%。

　　(2)PAC+PAM和PAC+CaO兩種聯(lián)合投加方式條件下，比阻較不投加調(diào)理劑均有不同程度增大，最高增幅244%。

　　(3)PAM+CaO聯(lián)合投加條件下，當CaO投藥量為0.59%時，比阻較不投加調(diào)理劑減小40%;當CaO投藥量增大時，比阻較不投加調(diào)理劑稍有增大。這表明PAM和CaO聯(lián)合投加有利于泥渣脫水。

　　壓濾試驗條件如表3所示，壓濾試驗結果如表4、圖3和圖4所示。

　　(1)不投加藥劑條件下，壓濾尾水渾濁，泥餅厚度僅3mm，且無力學強度，泥餅內(nèi)部和表面含有較多附著水，含水率25%。

　　(2)PMA和CaO聯(lián)合投加條件下，壓濾尾水TSS 32mg/l，泥餅厚度可達14mm，并具有一定的力學強度，泥餅表面附著水分較少，含水率22%。

　　4泥渣脫水特性分析

　　4.1泥渣中水分形態(tài)

　　污泥中水分的存在形式有多種分類，Cosenza將污泥中的水分分成兩大類：自由水和結合水。自由水是指污泥在脫水過程中，污泥中水分性質(zhì)不隨周圍固體顆粒存在而發(fā)生變化的那部分水分。相對于自由水，結合水是指與固體顆粒存在相互作用力的水分。根據(jù)水分與污泥顆粒間作用力的不同，可將其分成3種。

　　(1)內(nèi)部結合水。以化學鍵力與污泥顆粒結合的水分。

　　(2)表面結合水。以吸附、吸收的方式固定在固體表面。

　　(3)機械結合水。存在于毛細管內(nèi)或者絮體內(nèi)的水分。

　　污泥的水分分布特性與污泥的機械脫水性能關系密切。結合水越多，機械脫水越難。一般而言，不同水分形式的結合強度依次為自由水<機械結合水<表面結合水<內(nèi)部結合水。與市政、工業(yè)等廢水不同，砂石加工廢水是無機懸浮物廢水，沉渣中幾乎不含有機質(zhì)和微生物，內(nèi)部結合水含量較少。

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