PEO 与粉煤灰组合对厌氧污泥颗粒化影响

孙建升 刘雅巍 王志富

0 引言

聚氧化乙烯是一种高性能的絮凝剂，其絮凝作用机理存在几种理论。Rubio和Kichener的理论认为氢键合和疏水性相互作用共同导致PEO吸附。PEO通过其分子中醚键的氧原子和悬浮颗粒表面的羟基产生氢键缔合，形成网状结构，同时乙烯基与悬浮物颗粒表面的疏水胶体相互作用。

试验以聚氧化乙烯(PEO、高分子聚合物)为筛选物，结合粉煤灰的吸附特性，评价了絮凝剂与粉煤灰组合后对厌氧污泥颗粒化的影响。

1 确定聚氧化乙烯与粉煤灰的最佳组合

本研究采用非离子型的聚氧化乙烯的浓度为10 mg/L，20 mg/L，40 mg/L，50 mg/L 及粉煤灰的浓度为 100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L，将此正交组合。隔天测定产气量、30 d试验结束时测定各反应瓶中上清液的COD，SS，厌氧污泥的区域沉降速度(ZSV)和污泥容积指数(SVI)以确定聚氧化乙烯与粉煤灰的最佳组成。图1～图4分别为粉煤灰的浓度为100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L时投加不同浓度的聚氧化乙烯的反应瓶与空白试样反应瓶的累计产气曲线，表1～表4分别为粉煤灰的投量为 100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L，500 mg/L 时投加PEO反应瓶的试验数据。图1～图4中:累计产气量=反应瓶累计产气量－内源反应瓶累计产气量。

图1 粉煤灰为100 mg/L时投加PEO反应瓶累计产气曲线

由图1可知，当粉煤灰浓度为100 mg/L时，浓度为50 mg/L PEO反应瓶的总产气量小于空白试样的总产气量，说明此浓度PEO对厌氧污泥有抑制作用;浓度为40 mg/L PEO反应瓶的产气曲线和空白试样的产气曲线接近，说明此浓度的PEO未起太大作用;浓度为10 mg/L和20 mg/L PEO反应瓶的产气量均高于空白试样，且浓度为10 mg/L PEO在第14天时出现了一个上升阶段，而后趋于平缓。

图2 粉煤灰为200 mg/L时投加PEO反应瓶累计产气曲线

图3 粉煤灰为400 mg/L时投加PEO反应瓶累计产气曲线

图4 粉煤灰为500 mg/L时投加PEO反应瓶累计产气曲线

表1 粉煤灰为100 mg/L时投加PEO反应瓶试验数据

由表1可知，当粉煤灰浓度为100 mg/L时，浓度为50 mg/L PEO反应瓶的甲烷转化率、COD去除率、比产甲烷活性均低于其他浓度，且厌氧污泥的区域沉降速度也是最低的，说明在此粉煤灰投量下，50 mg/L PEO对厌氧污泥的活性有抑制作用。

表2 粉煤灰为200 mg/L时投加PEO反应瓶试验数据

由图2可知，当粉煤灰浓度为200 mg/L时，浓度为10 mg/L，40 mg/L和50 mg/L PEO反应瓶的产气曲线与空白试样的产气曲线相接近，说明这些浓度下的PEO对厌氧污泥的产甲烷活性未起作用，而浓度为20 mg/L PEO的总产气量为18.05 mL，高于空白试样。

由表2可知，当粉煤灰浓度为200 mg/L时，20 mg/L PEO的COD去除率、甲烷转化率及厌氧污泥的比产甲烷活性均是最高的，可视为此粉煤灰浓度下PEO的最佳浓度。

由图3可知，当粉煤灰的浓度为400 mg/L时，浓度为10 mg/L PEO的产气量高于空白试样，说明此浓度下PEO对厌氧污泥的产气量有一定的促进作用。

表3 粉煤灰为400 mg/L时投加PEO反应瓶试验数据

由表3可知，当粉煤灰的浓度为400 mg/L时，浓度为10 mg/L PEO的甲烷转化率、COD去除率、比产甲烷活性及区域沉降速度均是较高的，可以将10 mg/L的PEO视为此粉煤灰投量下的最佳浓度。

表4 粉煤灰为500 mg/L时投加PEO反应瓶试验数据

由图4可知，当粉煤灰的浓度为500 mg/L时，PEO浓度为10 mg/L，20 mg/L，40 mg/L时的产气曲线与空白试样相接近，说明这些浓度下的 PEO未对厌氧污泥的活性起作用;浓度为50 mg/L时PEO的总产气量高于空白试样的总产气量，说明此浓度下的PEO对厌氧污泥的活性有一定的促进作用。

由表4可知，当粉煤灰的浓度为500 mg/L时，浓度为10 mg/L，20 mg/L和40 mg/L的COD去除率、甲烷转化率和比产甲烷活性较为接近，而50 mg/L PEO的这三项指标明显高于它们，因此可以将其视为此粉煤灰投量下的最佳浓度。

2 结语

通过以上分析可以得出，当粉煤灰的浓度为100 mg/L，200 mg/L，400 mg/L时，低浓度PEO的反应瓶中COD去除率、甲烷转化率、比产甲烷活性及厌氧污泥的区域沉降速度是较高的，而当粉煤灰的浓度为500 mg/L时，50 mg/L PEO的这些指标却是最好的，说明PEO对厌氧污泥的影响和粉煤灰的浓度有关，这是因为当粉煤灰浓度较低时，投加高浓度的PEO时，粉煤灰的晶核作用是有限的，不能迅速形成大量生物絮体;而当投加高浓度的粉煤灰时，随着溶液中粉煤灰浓度的增加，粉煤灰的晶核作用增强，生物絮体大量形成，处理效果也就随之提高。

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