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淤泥取自于武汉市东湖疏浚底泥,淤泥的物理性质见表,淤泥中粘粒成分主要由高岭石石英长石伊利石等组成,黏土矿物成分吸水能力极强,使得淤泥的含水率达到以上。絮凝剂选用聚合氯化铝聚合氯化铁阳离子聚丙烯酰胺,其中聚合氯化铝和聚合氯化铁呈颗粒状,聚丙烯酰胺呈白色颗粒,分子量~万,阳离子浓度在~,水溶性好。有机质使用腐殖酸,呈棕黑色粉末,含水分。本文通过比阻SRF)和泥饼含水量W)衡量淤泥脱水性能。淤泥有机质含量采用重铬酸钾容量法水浴法测定,粒度分析采用激光粒度分析仪,比阻采用真空抽滤法见图),淤泥经板框压滤机脱水后测定含水率。

在淤泥泥浆中投入不同质量的聚合氯化铝聚合氯化铁阳离子聚丙烯酰胺后,搅拌一定时间后静置,测试淤泥的比阻和泥饼含水率。当絮凝剂投入淤泥中,可以看到泥浆迅速分为两层,并伴有大块絮状物产生,上层液体清澈,而未投加絮凝剂的淤泥泥浆上层液体较浑浊。聚合氯化铝聚合氯化铁和聚丙烯酰胺三种絮凝剂加入量对淤泥比阻和含水率的影响如图所示,随着三种絮凝剂加入量的增加,淤泥比阻先快速降低,当絮凝剂加入量达到之后,淤泥比阻值保持稳定。 聚合氯化铝聚合氯化铁和聚丙烯酰胺三种絮凝剂加入量对淤泥比阻和含水率的影响如图所示,聚合氯化铝聚合氯化铁和聚丙烯酰胺三种絮凝剂具有相似的趋势,随着絮凝剂加入量的增加,淤泥通过压滤机压滤后泥饼的含水率呈现先大幅降低后稍有增加的趋势,最终趋于稳定;当絮凝剂加入量达到时,泥饼含水率趋于稳定,加入量达到达到最低值,聚合氯化铝聚合氯化铁和聚丙烯酰胺三种絮凝剂对应的含水率分别为和。只有在絮凝剂投加量适当时才能起到最佳的絮凝效果,因为此时胶体粒子部分表面被覆盖,微粒间才能产生有效的吸附架桥作用[]。

一般认为淤泥比阻值低于times;s/g时,具备较好的脱水性能,淤泥未处理前比阻值times;s/g,经过聚合氯化铝聚合氯化铁和聚丙烯酰胺三种絮凝剂的处理后,脱水性能均得到了大幅改善,其中聚合氯化铁对淤泥脱水性能的改善效果最佳;根据絮凝剂加入量对泥饼泥饼含水率的影响,三种絮凝剂的加入量应控制在~;综合考虑到淤泥脱水性能处理成本,三种絮凝剂的投入量应控制在~。淤泥经絮凝剂聚合氯化铁处理前后SEM图见图,未加入絮凝剂时,淤泥颗粒之间有大量的空隙,整个淤泥体系中充斥着大量间隙水和表面吸附水;加入聚合氯化铁絮凝剂后,淤泥中呈现大量絮体团聚现象。

通过两张照片对比说明絮凝剂加入淤泥中后,起到吸附桥接作用,利用絮凝剂自身水化物与淤泥颗粒聚集,形成团聚絮体,降低了淤泥颗粒之间的间隙水,提高了淤泥的脱水性能。淤泥中有机质含量为,在淤泥中添加腐殖酸,搅拌均匀后密封放置一周,然后根据重铬酸钾容量法测定有机质含量,制得到不同有机质含量淤泥样品,最后加入一定量聚合氯化铁絮凝剂进行比阻和泥饼含水率测试。有机质含量对淤泥脱水性能的影响见图和图,随着淤泥含量增加,淤泥比阻值和含水率均增大,当有机质含量超过时,淤泥脱水性能大幅下降。