污水混凝處理實驗PAC實驗參數(shù)優(yōu)化

＊于志英

（威海職業(yè)學(xué)院 山東 264210）

隨著我國工業(yè)化進程的快速推進，污水處理成本也大幅上升，本文針對這一突出問題，通過混凝沉淀實驗優(yōu)化實驗參數(shù)，為降低水處理成本提供參考依據(jù)。

1.實驗方案

影響混凝效果因素較多，若能明確各因素對混凝效果的影響程度，有助于提高混凝處理效果。影響混凝效果的主要因素包括水溫，pH值，水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度，水力條件。不同水質(zhì)特征的廢水混凝條件需通過實驗篩選獲得[1]。

本文主要以濁度去除率為主要效果指標(biāo)進行研究。優(yōu)化PAC實驗參數(shù)，探究其濃度及最佳量的實驗，通過觀察實驗產(chǎn)生礬花的密實程度研究不同原液對其混凝劑的選擇效果、探究原液不同濁度下，PAC隨濁度的變化，其濃度與堿用量的變化。

2.材料與方法

本文使用六聯(lián)混凝攪拌儀模擬污水處理廠處理工藝進行污水處理實驗，原液濁度范圍250～350NTU，通過更改原液濁度梯度及混凝劑濃度、混凝劑用量、酸堿用量，探究其之間關(guān)系。

3.實驗步驟

（1）測定給定水樣的濁度、pH值。

（2）配制3種溶液，即聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。

（3）需要優(yōu)化的實驗條件有：①混凝劑種類的選擇；②混凝劑用量（至少3水平，需要計算濁度去除率）；③酸堿用量或pH值（至少3水平，需要計算濁度去除率）；④第一段攪拌速度（至少3水平，需要計算濁度去除率）；⑤第二段攪拌速度（至少3水平，需要計算濁度去除率）。

（4）用6平行實驗數(shù)據(jù)驗證最佳實驗條件，計算平均濁度去除率。

（5）用2個100mL量筒分別測量兩個“最佳實驗條件”的沉淀量，并計算沉淀量。

（6）藥劑成本核算。各試劑成本如下：聚合硫酸鐵（PFS）1800元/噸，聚合氯化鋁（PAC）2200元/噸，聚丙烯酰胺（PAM）8000元/噸，氫氧化鈉3000元/噸，硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%）50元/500mL。

（7）清洗并清潔所有用過的玻璃器皿、設(shè)備和工作場地。

4.實驗分析

(1)PAC濃度及用量關(guān)系

定原液濁度為同一值，PAC濃度梯度分別為20g/L、30g/L、40g/L，定酸堿用量為同一值，六聯(lián)混凝攪拌儀六只燒杯同時進行為一組實驗，更改PAC濃度實驗條件，進行同濁度下，PAC濃度最佳量實驗，如表1、表2所示。

表1 原液濁度：350左右PAC濃度及用量

表2 原液濁度：300左右PAC濃度及用量

多組對照實驗整合最佳實驗值，由圖1、圖2可見，在同濁度原液下，NaOH用量、PAM用量、一二段轉(zhuǎn)速及沉淀時間相同的條件下，隨著PAC濃度的增長，最佳用量呈明顯下降趨勢。其對應(yīng)關(guān)系不成正比，其對應(yīng)量與濃度對應(yīng)關(guān)系細分需進一步研究。

圖1 PAC濃度及用量關(guān)系圖

圖2 PAC濃度及用量關(guān)系圖

(2)PAC濃度與酸堿用量關(guān)系

同理，定原液濁度為同一值，PAC濃度梯度分別為20g/L、30g/L、40g/L，定各濃度混凝劑量為同一值，六聯(lián)混凝攪拌儀六只燒杯同時進行為一組實驗，更改實驗條件酸堿用量，進行同濁度下，不同混凝劑濃度下酸堿最佳用量實驗，如表3、表4所示。

表3 原液濁度：350左右PAC濃度與堿的關(guān)系

表4 原液濁度：300左右PAC濃度與堿的關(guān)系

由圖3、圖4得，在同濁度原液下，PAC用量、PAM用量、一二段轉(zhuǎn)速及沉淀時間相同的條件下，NaOH用量隨PAC濃度的增加而增加，且與PAC濃度變化成正比。

圖3 PAC濃度與堿變化關(guān)系圖

圖4 PAC濃度與堿變化關(guān)系圖

(3)原液濁度變化與混凝劑濃度、酸堿關(guān)系

經(jīng)六聯(lián)混凝攪拌儀模擬污水處理廠處理工藝，做最佳混凝劑用量測定、不同濃度混凝劑最佳量測定、酸堿最佳用量測定等多組實驗，整合出不同原液梯度變化與不同濃度混凝劑、酸堿最佳量的測定。如圖5所示。

圖5 原液濁度變化與混凝劑濃度、酸堿關(guān)系

通過實驗可得：隨著原液濁度的降低，同濃度混凝劑及堿的投加量呈下降趨勢，同濁度下不同濃度混凝劑、堿的投加量總體呈下降趨勢。根據(jù)原液濁度與混凝劑濃度及堿量變化，可在實驗中根據(jù)實際情況選擇合適的濃度范圍，其具體細化需進行進一步研究。

(4)不同原液對混凝劑種類的選擇

本文選擇混凝劑種類有：聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、三氯化鐵。不同的原液對混凝劑的選擇性不同，表5中所選擇的原液（牛奶、奶茶、高嶺土+醬油、高嶺土、陶泥），PAC混凝劑對其污水濁度去除效果優(yōu)于PFS及三氯化鐵。

表5 不同原液對應(yīng)混凝劑種類

圖6、圖7為不用原液對混凝劑種類選擇圖表。圖表中數(shù)據(jù)投加條件均由多組最佳投加量實驗探究所得。觀察圖表中數(shù)據(jù)可得，使用混凝劑PAC其用量在大于等于PFS用量時，其PAC堿量小于等于PFS堿量，也就得，在同等混凝劑用量下，PAC堿用量優(yōu)于PFS堿用量。

圖6 不同原液對應(yīng)混凝劑種類關(guān)系圖

圖7 不同原液對應(yīng)混凝劑種類關(guān)系圖

在水處理的過程中，相比于傳統(tǒng)鋁鹽，PAC首先減少了自發(fā)水解過程，同時存量的納米級聚合鋁分子可以發(fā)揮更為優(yōu)勢的作用，所以表現(xiàn)出更為優(yōu)異的效果。優(yōu)勢形態(tài)的開發(fā)利用可以作為強化混凝內(nèi)涵的延伸，面對污染更為復(fù)雜的水體，研究認識各種形態(tài)的適配原則與計量關(guān)系，對于控制工藝過程和出水水質(zhì)有著重要的意義[2]。

5.結(jié)論

增大混凝劑濃度其濁度去除率也可高達98%以上，其堿量隨之增加?？紤]經(jīng)濟因素，高濃度混凝劑其成本較高，不建議使用。

實驗中根據(jù)原液濁度的變化選擇混凝劑濃度，推薦其在探究影響混凝因素最佳量實驗時選用PAC濃度為20g/L。

在使用六聯(lián)混凝攪拌機進行模擬污水處理廠實驗時，對于高濁度原液，考慮去除率最佳實驗時，推薦使用PAC。