原水水質對復合混凝劑處理效果的影響實驗研究

王 穎

（濰坊科技學院，山東 壽光，262700）

1 課題背景

水是人類賴以生存和發(fā)展的主要資源之一。在影響社會經(jīng)濟發(fā)展的各種要素中，水資源占有極為特殊的地位。極端一點說，今天的人類，可以沒有石油，可以沒有電力，也可以沒有煤炭，但絕對不能沒有水。有人測算，到2025年，全世界將有30 億人口缺水，涉及的國家和地區(qū)達40 多個。這就是說，在21 世紀，全世界面臨著一個共同的課題，就是水資源短缺的挑戰(zhàn)。

水資源是可以枯竭的，合理開發(fā)、利用和保護水資源是我們這個社會和諧發(fā)展的永恒主題。城市污水具有量大、集中、水質較為穩(wěn)定的特點，是一種潛在的水資源，開辟這種非傳統(tǒng)水源，實現(xiàn)污水資源化，對保障城市供水安全亦具有重要的戰(zhàn)略意義。污水回用既能彌補現(xiàn)有水資源的不足，又能有效地抑制水環(huán)境的污染，而且在將來還可以作為新生的替代資源解決水的危機，因此日益受到人們的關注。從廣義上來說，污水的再生利用也是規(guī)模大、效益高的節(jié)水措施。城市污水排放后就近收集，穩(wěn)定可靠。開辟這類非傳統(tǒng)水源，對于緩解水資源緊缺的矛盾，保障城市持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[1][2]，同時也為城市供水應急預案的提出奠定了基礎。

目前，我國的污水回用還處于起步階段，80年代才建了一些針對景觀用水、市政雜用水等中水回用工程。所采用的深度處理是通常采用的傳統(tǒng)的混凝—沉淀—過濾工藝，但是混凝劑的投加比較單一，而且投加量大，去除的成本很高，其它的處理工藝在我國的應用還處在探索階段。如何在減少投藥量，降低成本的同時，提高混凝—過濾處理工藝的出水水質是我們研究的重點[3]。

2 實驗背景及目的

混凝劑投加到污水中經(jīng)過充分的混合和反應，使污水中的污染物產(chǎn)生凝聚作用，形成顆粒較大的絮凝體，經(jīng)過一段時間的沉淀后去除，從而使污水得以凈化，這一過程稱為混凝沉淀。它不僅可以去除污水中的膠體和微小的懸浮態(tài)的有機和無機污染物質，還可以去除污水中的某些重金屬和放射性物質，如汞、鉛等，也能夠去除導致水體富營養(yǎng)化的氮、磷等[4]。

目前，在城市給水和廢水處理中，混凝過程是應用最為普遍的關鍵環(huán)節(jié)之一?；炷齽┑耐都诱_與否決定著混凝效果的好壞，在給水處理方面混凝劑的應用已經(jīng)較為成熟，但是作為污水深度處理的工藝還處于初級階段，也缺乏足夠的參考數(shù)據(jù)。

通過實驗研究[5]，復配混凝劑能提高原水中污染物的去除能力，使各混凝劑揚長避短，發(fā)揮各自的效用，同時可以減少混凝劑的投加量，節(jié)約成本。由于混凝沉淀試驗主要以去除濁度、磷、CODcr為主要目標，因此本文研究了在三種物質共存的情況下，濃度的變化對復和混凝劑混凝反應的影響。主要研究在混凝反應中，濁度和磷濃度的變化對混凝效果的相互影響，為進一步改善混凝過濾水處理工藝的效果提供參考。

3 實驗研究條件

3.1 試驗采用的混凝劑種類

AC1：氯化鋁（結晶體，分析純，含量不少于97.0k%）

AC2：硫酸鋁（結晶粉末，分析純，含量不少于99.0%）

PAC：聚合氯化鋁（分析純，深黃色固體，氧化鋁含量不少于28.0%）

PAM：聚丙烯酰胺（分子量在300萬以上）

3.2 試驗所用的儀器與設備

表1 試驗所用的儀器與實驗設備

3.3 試驗原水水質

試驗期間所用的原水水質條件如表2 所示。

表2 二級出水水質檢測表

3.3 試驗條件

混合：t=1.0 min;n=300r/min

反應：t=10min;n=70r/min;

沉淀：t=30min

3.4 測試指標和測試方法

試驗所用的測試指標和測試方法見表3。

表3 試驗所用的測試指標及測試方法

3.5 藥劑用量及配比：

通過試驗可確定本試驗條件下適合二級出水的最佳復合混凝劑的投藥量為：

4 實驗結果及分析

4.1 原水濁度對混凝除磷、除CODcr效果的影響

試驗結果如表4 所示。當濁度在7.5NTU 左右時，聚鋁、硫酸鋁及復合配比混凝劑的處理出水中的余磷濃度、CODcr濃度達到最低值。此時，聚鋁處理出水余磷為1.71mg/L，CODcr值為18.96mg/L;硫酸鋁處理出水余磷為0.55mg/L，CODcr值為21.6mg/L;聚鋁和硫酸鋁復合混凝劑處理出水余磷為0.91mg/L，CODcr 值為19.85mg/L。

表4 濁度變化對混凝影響結果對照表

圖1 濁度變化對混凝除磷效果的影響

圖2 濁度變化對混凝除CODcr效果的影響

由上圖可以看出，對于PAC 和AC 均存在一個適量的濁度使得余磷最小，這說明適量的濁度存在有利于磷的去除。AC 受濁度影響明顯，原因是對于AC，濁度增加混凝劑與膠體反應的量增大，與磷的反應幾率下降。PAC 由于其絮凝作用較強，影響不明顯。由圖可看出，原水濁度在7.5 左右時有利于磷的去除。而原水濁度的變化對CODcr 的去除率影響不是很大。隨著原水濁度的增加，CODcr 的去除率先上升后趨于平緩。這可能是因為原水中的濁度增加加快了絮凝的進行，從而有利于有機物的去除；當濁度增加到7.5 以上時，有機物的去除率不再變化，這說明適量濁度的存在有利于有機物的去除。

4.2 原水磷含量對混凝除濁效果的影響

試驗結果如表5 所示。

表5 原水磷濃度變化對混凝影響結果對照表

圖3 磷變化對混凝除濁效果的影響

由圖可以看出，對于PAC 磷濃度的變化對除濁基本無影響，對于AC，隨著磷濃度增加，濁度去除率先降后略有上升，原因是二級出水中的磷酸根和膠體均呈負電荷，與正電荷的鋁鹽水解物存在一定的競爭反應，除濁效果受磷濃度的影響，隨著磷濃度的增加，AC 更易產(chǎn)生顆粒小的磷酸鋁鹽沉淀，而對膠體物質的脫穩(wěn)作用下降，導致濁度去除率下降，而PAC 的絮凝力較強，影響較小。

5 結論

1) 適量的濁度存在有利于磷和CODcr的去除。對于PAC 和AC 均存在一個適量的濁度使得余磷和CODcr變得最小，在本試驗條件下，原水濁度在7.5NTU 左右時，混凝去除效果最好。

2）對于PAC 磷濃度的變化對除濁基本無影響，對于AC，隨著磷濃度增加，濁度去除率先降后略有上升。

3）各因素的相互影響關系為：適量的濁度有利于磷和CODcr 的去除，但是濁度的進一步增加會降低磷的去除效果；磷濃度的增加也會降低濁度的去除效果。相較于PAC，AC 的混凝效果和反應活性易受到水質變化的影響。

[1]李培蕾.論實施可持續(xù)污水回用戰(zhàn)略[J].水利發(fā)展研究，2002,2(2):6～8

[2]水回用是解決城市缺水的有效途徑[J].給水排水，2001,27(11):1～6

[3]金兆豐，21 世紀的水處理[M].化學工業(yè)出版社，2000，42～50

[4]張岳，關于我國淡水資源可持續(xù)利用問題[R].在全國政協(xié)人口資源環(huán)境委員會專題會上的匯報,2

[5]王穎，王琳，二級污水回用做補充地表水源水的實驗研究[D].昆明理工大學碩士論文庫；2007，34～67