污泥调理剂的原理主要通过一系列化学、物理或生物作用,改变污泥的表面特性和结构,从而提升其脱水性能。具体来说,污泥调理剂的原理可以分为以下几个方面:
一、电荷中和与双电层压缩
适用药剂:无机絮凝剂,如聚合氯化铝(PAC)、氯化铁(FeCl₃)等。
作用机理:污泥颗粒表面通常带负电,无机絮凝剂中的高价阳离子(如Al³⁺、Fe³⁺)通过静电作用中和颗粒表面电荷,减少颗粒间的静电排斥力。同时,这些阳离子还能压缩污泥颗粒周围的扩散双电层,降低Zeta电位,进一步破坏胶体的稳定性,使颗粒更容易碰撞结合。
二、吸附架桥作用
适用药剂:有机高分子絮凝剂,如阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)等。
作用机理:高分子絮凝剂具有长链结构,其活性基团通过范德华力或氢键吸附多个污泥颗粒,形成“颗粒-高分子-颗粒”的网状结构,增大絮体体积,加速沉降和过滤分离。高分子量的絮凝剂架桥能力更强,适用于不同性质的污泥。
三、网捕卷扫作用
适用药剂:无机絮凝剂,如PAC、石灰等。
作用机理:无机絮凝剂水解生成金属氢氧化物沉淀,如Al(OH)₃或Fe(OH)₃胶体,形成三维网状结构。这些下沉的胶体能够网捕卷扫微小污泥颗粒,形成致密絮体,适用于高悬浮物含量的无机污泥。
四、生物絮凝与酶解作用
适用药剂:生物絮凝剂,如微生物菌剂、酶制剂等。
作用机理:微生物分泌多糖、蛋白质类生物絮凝剂,吸附颗粒形成絮体。同时,蛋白酶、脂肪酶等酶制剂能够分解胞外聚合物(EPS)中的蛋白质和多糖,释放结合水,降低污泥黏度。这种方法无二次污染,但反应时间较长。
五、协同作用(联合调理)
在实际应用中,为了获得更好的脱水效果,常采用无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂联用的方式。例如,先用PAC中和电荷,再用CPAM架桥,形成大而致密的絮体,降低滤液浊度。这种协同作用能够充分发挥各种药剂的优势,提高污泥的脱水性能。