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在工业废水和生活污水的处理过程中,会产生大量的污泥。污泥中水分含量高达95%～97%,导致污泥有巨大的容积,这给污泥的后续处理带来很大的困难。但由于污泥颗粒细小、很不均匀,带负电荷,颗粒之间相互排斥、比较稳定,颗粒与水的结合力很强。因而,污泥比阻值较大,脱水性能较差,从而给它的处理和处置带来了很多问题。而用有机高分子污泥脱水絮凝剂对污泥进行预处理,因为操作简单、效果好而成为比较常用的方法,它能提高污泥的脱水性能,在随后的机械脱水中更好的脱水。全文研究内容主要结论如下:(1)本文在研究了大量国内外文献及一些探索试验后,采用复合引发体系,在一定条件下引发丙烯酰胺与阳离子单体DAC在水溶液中进行自由基共聚合反应,制备阳离子污泥脱水絮凝剂CPAM。实验用单因素法考查了体系pH值、单体总浓度、单体摩尔比、引发剂用量、复合引发剂配比、初始引发温度、反应时间等条件对聚合反应的影响,确定了较优的制备工艺条件。试验结果如下:用缓冲溶液控制体系pH值为7;单体总浓度为20%;丙烯酰胺与DAC的摩尔比为6:1;引发剂总浓度为0.125%;复合引发剂I1与I2质量比为3:1;初始引发温度为35°C;反应时间为5h。在此优化聚合条件下,合成了分子量高达330万、阳离子度为20%～30%的阳离子聚丙烯酰胺。成本分析表明,自制产物成本1吨为17820元;与市场上同类产品相比,1吨节省了14180元。(2)将自制CPAM用于重庆某城市污水厂浓缩池污泥,进行絮凝脱水。试验结果如下:当干粉质量浓度为0.325%～0.48%、投加量为湿泥总量的0.01%～0.02%、污泥pH值为4.5～8.0时,对污泥的调质效果较好,上清液浊度去除率高达96%、色度去除率高达93%、滤饼含水率降低至68%。此外,还研究了CPAM的阳离子度、粘均分子量以及环境温度对脱水效果的影响。试验结果如下:不是阳离子度越高、分子量越大,对泥水分离的效果就越好,它有一个适当的范围;温度过低,处理效果明显变差,因此冬季应该重视污泥输送系统的保温环节。处理费用分析表明,处理1吨干泥需要的自制干粉费用为106.4元,与污水厂目前处理费用相比,1吨节省了53.6元。(3)研究了CPAM对污泥的絮凝脱水机理。实验结果表明:絮凝剂与污泥颗粒作用不仅仅是压缩双电层和电中和作用,吸附架桥作用也是不可忽视的作用机理。吸附量实验中证明CPAM的吸附等温线属“S”型。