生活污水強(qiáng)化混凝工藝試驗(yàn)研究

爾天漪

摘 要：采用混凝沉淀工藝，以聚合氯化鋁（PAC）和硫酸鋁為混凝劑，對(duì)某地生活污水進(jìn)行強(qiáng)化混凝試驗(yàn)研究。首先以PAC作為混凝劑確定最佳混凝條件為快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min，在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定PAC和硫酸鋁最佳混凝劑投加量分別為95mg/L和125mg/L；最后研究了不同pH值下PAC和硫酸鋁對(duì)原水中污染物的去除效果，其適宜的pH值范圍為6.5-7.5。PAC作為混凝劑時(shí)，調(diào)整原水pH值為7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸鋁作為混凝劑時(shí)，調(diào)整原水pH為7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%。

關(guān)鍵詞：生活污水；強(qiáng)化混凝；工藝試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0020-02

1 前言

強(qiáng)化混凝是在常規(guī)混凝基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一項(xiàng)技術(shù)，它是指通過藥劑的匹配、改善和混凝工藝的優(yōu)化，增大絮體對(duì)水中超微細(xì)顆粒的碰撞、吸附和脫除作用，降低出水濁度同時(shí)提高有機(jī)物及其它污染物質(zhì)的去除率，通過改善混凝條件提高出水水質(zhì)[1]。強(qiáng)化混凝技術(shù)的研究國內(nèi)外文獻(xiàn)都有大量的研究報(bào)道，并有很多成功的實(shí)例[2-5]。美國落杉磯市的Hyperion污水處理廠采用一種陰離子高聚物與FeCl3復(fù)配劑處理城市污水，連續(xù)運(yùn)行6年，SS和BODS的一級(jí)處理去除率穩(wěn)定在83%和51%左右，同時(shí)對(duì)磷和重金屬的去除效果也很好，而其基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)卻只有二級(jí)處理廠的30%左右[6]；上海市在建的兩個(gè)超大型污水處理廠竹園污水處理廠（一期）與白龍港污水處理廠（設(shè)計(jì)口處理能力分別為170萬m3與130萬m3）也采用以強(qiáng)化混凝為主的處理工藝流程[7]。強(qiáng)化混凝是僅次于生化處理的污水處理主流技術(shù)，由于其具有工藝簡單、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合處理小城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水。

本文通過試驗(yàn)研究，對(duì)常用混凝劑PAC和硫酸鋁進(jìn)行最佳混凝條件和最佳投加量的確定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究不同pH下混凝去除效果，為高效澄清池采用強(qiáng)化混凝工藝處理中小城鎮(zhèn)與農(nóng)村生活污水提供參考。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

儀器：多參數(shù)水質(zhì)分析儀5B-3B（V8），TDT-2便攜式濁度測定儀，pHS-3C精密pH計(jì)，JJ-4A六聯(lián)同步電動(dòng)攪拌器，紫外可見分光光度計(jì)UV2600，0.45μm微孔濾膜。

試劑：驗(yàn)所需藥品包括聚合氯化鋁（PAC）和硫酸鋁，均配制成為5g/L的溶液備用。

2.2 原水水質(zhì)

試驗(yàn)水樣來源于某一溝渠生活污水排放口，其水質(zhì)指標(biāo)為：原水濁度為61.87NTU、COD為179.82mg/L、總磷為5.28mg/L、總氮為24.19mg/L、氨氮為15.89mg/L、pH為8.89，水溫為20℃。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

采用混凝攪拌試驗(yàn)確定最佳混凝水力條件，在攪拌速度、時(shí)間一定，原水pH、COD、TP、SS等各項(xiàng)指標(biāo)一定的條件下，進(jìn)行單一混凝劑最佳投加量的試驗(yàn)，考察投加不同的混凝劑對(duì)COD、TP、SS等主要指標(biāo)的去除效果，確定混凝劑最佳投加量，通過投加0.2mol/L的HC1或NaOH調(diào)節(jié)污水的pH值，按最佳投藥量投加混凝劑，研究pH值對(duì)強(qiáng)化混凝效果的影響。水樣的COD、TP、TN均用多參數(shù)水質(zhì)分析儀測定，氨氮是用納氏試劑分光光度法在波長420nm處測定的。

3 結(jié)果與討論

3.1 最佳混凝條件的確定

將300ml的原水水樣置于500ml的燒杯，加入并一定量的PAC，在一定的攪拌條件下進(jìn)行混凝，混凝結(jié)束后，靜沉30min后取上清液進(jìn)行水質(zhì)分析。設(shè)定六聯(lián)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)方案如表1所示。

攪拌結(jié)束，靜沉30min后觀察混凝效果并取上清液測定水質(zhì)，測定結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，攪拌方案2為優(yōu)化方案，即采用快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min為最佳攪拌方案，在PAC投藥量為50mg/L時(shí)，濁度去除率為70.7%，COD去除率為54.8%，TP去除率為68.9%。

3.2 混凝劑最佳投加量的確定

在最佳混凝攪拌方案下，進(jìn)行單一混凝劑最佳投加量的試驗(yàn)，以濁度、TP，COD去除率為指標(biāo)確定PAC和硫酸鋁的最佳投加量，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可繪制PAC和硫酸鋁在不同投加量下各水質(zhì)指標(biāo)的去除率曲線，如圖1和圖2所示。

由圖1知，濁度、COD、TP、NH3-N的去除率均隨PAC投加量的增加而增大。當(dāng)PAC投加量增至95mg/L后，濁度與TP去除率基本保持不變，濁度去除率維持在93%以上，TP去除率維持在83%以上，這可能是由于PAC混凝劑投量過多，產(chǎn)生了膠體保護(hù)，使得絮凝效果改善有限，COD去除率隨著投藥量的增大，整體上呈上升趨勢，但在95mg/L后，曲線趨于平緩，上升幅度明顯減小，這時(shí)投藥量的增加對(duì)COD的去除率貢獻(xiàn)明顯減小。NH3-N的去除率整體上隨著PAC投藥量的增大而增加，在125mg/L時(shí)達(dá)到最大，為39%。綜合考慮各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)去除率，采用PAC作為絮凝劑，投量95mg/L為最佳投加量，此時(shí)濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。

由圖2知，濁度、COD、TP、NH3-N的去除率整體上隨硫酸鋁投加量的增加而增大。當(dāng)硫酸鋁投加量增至125mg/L時(shí)，濁度去除率達(dá)到最大值95.3%，COD去除率達(dá)到最大值59.1%，TP去除率達(dá)到最大值69.7%，NH3-N去除率隨著硫酸鋁投加量的增大而增大，綜合考慮各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)去除率，采用硫酸鋁作為絮凝劑，投量125mg/L為最佳投加量，此時(shí)濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。與絮凝劑PAC比較，可以看出，硫酸鋁作為混凝劑其最佳投加量較大，且在最佳投加量下，COD去除率和TP去除率分別小于PAC最佳投加量下的去除率。

3.3 不同pH值條件下混凝沉淀對(duì)主要污染物去除效果比較

有研究認(rèn)為，對(duì)于混凝過程中COD的去除而言，pH所發(fā)揮的作用大于混凝劑投加量，是COD去除的決定性因素。本試驗(yàn)用0.2mol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)出水pH值在5.5、6.5、7.5、8.5、8.89、9.5、10.5，分別考察PAC以及硫酸鋁在最佳投加量時(shí)污水污染物的去除效果，并繪制PAC和硫酸鋁在各自最佳投加量時(shí)各污染物的去除率隨著pH值的變化的關(guān)系曲線圖，如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，pH值在6.5-7.5范圍內(nèi)時(shí)，濁度、COD、TP的去除率均達(dá)到較高水平。對(duì)于PAC，在PH值為7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下投加去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，對(duì)于硫酸鋁，在PH值為7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%，因此通過調(diào)節(jié)pH值可以提高水質(zhì)指標(biāo)的去除率。從圖3和圖4還可以看出，無論是PAC還是硫酸鋁，NH3-N的去除率均隨著pH值的增高而增高，這是由于隨著pH值的增大，水中NH3-N的形態(tài)發(fā)生變化，由氨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘狈肿?，使得其去除率提高?/p>

4 結(jié)語

（1）原水濁度為61.87NTU、COD為179.82mg/L、總磷為5.28mg/L、總氮為24.19mg/L、氨氮為15.89mg/L、pH為8.89，水溫為20℃，采用PAC作為混凝劑，試驗(yàn)最佳的攪拌條件采用快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min，PAC最佳投加量為95mg/L，此時(shí)濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。硫酸鋁作為絮凝劑，投量125mg/L為最佳投加量，此時(shí)濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。

（2）pH值是影響濁度和COD的去除效果的關(guān)鍵因素，調(diào)整pH值可以提高濁度、COD以及氨氮的去除率。PAC和硫酸鋁作為混凝劑時(shí)，pH值在6.5-7.5范圍內(nèi)時(shí)，濁度、COD、TP的去除率均達(dá)到較高水平。PAC作為混凝劑時(shí)，在pH值7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸鋁作為混凝劑時(shí)，PH值為7.5時(shí)，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%。

（3）對(duì)生活污水強(qiáng)化混凝的試驗(yàn)優(yōu)化研究，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為農(nóng)村及小城鎮(zhèn)的生活污水采用強(qiáng)化混凝工藝提供技術(shù)支撐，提高強(qiáng)化混工藝處理的出水水質(zhì)，節(jié)省混凝藥劑費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

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