復合無機混凝劑處理二級出水影響因素實驗研究

李 旺

（濰坊科技學院 建筑工程學院，山東 壽光，262700）

復合無機混凝劑處理二級出水影響因素實驗研究

李 旺

（濰坊科技學院 建筑工程學院，山東 壽光，262700）

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節之一。本文以混凝效果較好的復合無機混凝劑聚合氯化鋁和硫酸鋁為代表，研究影響無機混凝劑處理效果的幾個主要因素，并確定本實驗條件下達到最佳混凝效果的因素數值范圍。

混凝 復合無機混凝劑 影響因素

1 實驗背景

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節之一[1]。混凝劑的投加正確與否決定著混凝效果的好壞，在給水處理方面混凝的應用已經較為成熟，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據。

因此，本文以混凝效果較好的復合無機混凝劑聚合氯化鋁和硫酸鋁為代表[2]，研究影響無機混凝劑處理效果的幾個主要因素。本試驗選取了溫度、pH值、攪拌速度、攪拌時間、沉降時間五個因素來分析[3]，并確定本實驗條件下達到最佳混凝效果的因素數值范圍。

2 實驗條件

2.1 混凝劑的種類、用量及配合比

AC1：氯化鋁 （結晶體，分析純，含量不少于97.0%）

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）

通過靜態試驗[4]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：

PAC＋AC2＋PAM＝（10＋20＋0.1）mg/L；

2.2 儀器與設備

試驗所用的儀器與實驗設備見表1。

表1 試驗所用的儀器與實驗設備

2.3 試驗原水水質

試驗期間所用的原水水質條件見表2。

2.4 試驗條件

混合：t=1.0 min;n=300r/min

反應：t=10min;n=70r/min;

沉淀：t=30min

2.5 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 試驗步驟

（1） 溫度

將試驗所用的二級出水用水浴鍋分別加熱到15℃、20℃、25℃、35℃、45℃、65℃，分別稱取 10mg 聚鋁和20mg硫酸鋁復合后投加到達到上述溫度的1L二級出水中，置于六聯攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min的速度慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測其濁度、COD-cr、總磷，確定本復合混凝劑的最佳混凝水溫范圍，并研究溫度對混凝效果的影響。

（2） pH 值

取六個1000ml的燒杯，分別加入試驗所用的污水廠二級出水，調節各燒杯的pH值分別為：3.5，6.5，7.5，8.5，10.5，11.5，稱取 10mg 聚鋁和 20mg硫酸鋁復合后分別投加到燒杯中，置于六聯攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min的速度慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測其濁度、CODcr、總磷，確定本復合混凝劑的最佳pH值范圍，并分析pH值對混凝效果的影響。

（3） 攪拌速度

分別稱取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復合后投加到達到1L二級出水中，置于六聯攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用不同的速度40r/min、55r/min、70r/min、85r/min、100r/min、120r/min 慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測其濁度、CODCr、總磷，確定本復合混凝劑的最佳攪拌速度范圍，并分析攪拌速度對混凝效果的影響。

（4） 攪拌時間

分別稱取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復合后投加到1L二級出水中，置于六聯攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min慢攪5分鐘、10分鐘、15分鐘、25分鐘、35分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測其濁度、CODCr、總磷，確定本復合混凝劑的最佳攪拌時間范圍，并分析攪拌時間對混凝效果的影響。

（5） 沉降時間

分別稱取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復合后投加到1L二級出水中，置于六聯攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min慢攪10分鐘，分別靜置10分鐘、30分鐘、60分鐘、80分鐘、100分鐘。取上清液檢測其濁度、CODCr、總磷，確定本復合混凝劑的最佳沉降時間范圍。

4 實驗結果及原理分析

4.1 試驗結果

試驗結果見表4所示。

由表4可知，當水溫在20℃～25℃范圍內時混凝效果最好。此時，濁度由原來的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率達到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.61mg/L，去除率達到64.2%；總磷的去除率達到48.5%，由原水的2.0mg/L降低到1.03mg/L。

原水pH值的最佳值為7.5左右，此時，濁度的去除率為92.3%；CODCr的去除率為63.8%；總磷的去除率為48.5%。

混凝處理的最佳慢攪速度為 70～80r/min左右。此時，濁度由原來的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率達到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.85mg/L，去除率達到64%；總磷的去除率達到48.3%，由原水的2.0mg/L降低到1.034mg/L。

混凝處理的最佳慢攪時間為10～15分鐘左右。此時，濁度由原來的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率達到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.04mg/L，去除率達到63.6%；總磷的去除率達到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

混凝處理的最佳沉降時間為30分鐘左右。超過此時間時，去除率不再變化。此時，濁度由原來的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率達到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.18mg/L，去除率達到63.3%；總磷的去除率達到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

4.2 原理分析

4.2.1 溫度的影響

溫度是影響混凝的重要因素之一。 溫度對濁度的去除影響較大。當水溫處在20℃左右時處理效果最好。當溫度升高時，由于絮凝反應增大導致微小的絮體增加，濁度會有增大的趨勢。當水溫處在20℃時除磷的效果較好。隨著溫度升高整體上磷的去除率先降后升高，這是因為隨著溫度增加，絮凝反應加快，濁度增加，混凝劑與膠體的吸附作用加強，與磷的反應減少，隨著溫度進一步升高，絮凝作用加大，除磷的效果增強。隨著水溫的升高，CODcr的去除率也慢慢升高，但總體變化不大，這是由于溫度升高絮凝作用加強的緣故。

4.2.2 pH值的影響

圖1 溫度對混凝處理效果的影響

圖2 pH值對混凝處理效果的影響

pH值對混凝效果的影響較為明顯。對二級出水的混凝處理，存在一個適宜的pH范圍才有利于反應的進行。通過試驗曲線得出，當pH值范圍在7.0～7.5左右時除污染物的效果較好，最佳值在7.5左右。

4.2.3 攪拌速度的影響

圖3 攪拌速度對混凝處理效果的影響

攪拌速度對混凝除磷影響并不大。但對濁度和CODCr的去除有影響。對濁度的去除存在一個最佳攪拌速度范圍，為70～80r/min左右。超過此范圍，出水的濁度會升高，CODCr的去除也有略微下降的趨勢。可能因為攪拌速度過大不利于大片絮凝體的形成導致出水水質變差。

4.2.4 攪拌時間的影響

圖4 攪拌時間對混凝處理效果的影響

攪拌時間對濁度的去除影響較大，隨著時間的增加，濁度去除率先增大后減小。這是因為隨著攪拌時間加長，有利于絮凝體的形成，濁度去除率升高，而超過一定的時間后，混凝形成的大片絮體被攪碎，這時不僅不利于濁度的去處，反而會增加濁度。

而它對磷和CODCr的去除影響同樣如此。

4.2.5 沉降時間的影響

圖5 沉降時間對混凝處理效果的影響

當沉降時間超過30分鐘后，各污染物的去除率不再增加，趨于穩定。

5 結論

1）由試驗結果得知，溫度、pH值、攪拌速度、攪拌時間、沉降時間對混凝效果都有著較大的影響。

2）各影響因素的最佳值范圍如下：

混凝處理的最佳水溫范圍為20℃～25℃，混凝處理的最佳pH值范圍為7.5左右，混凝處理的最佳慢攪速度為70～80r/min左右。

混凝處理的最佳慢攪時間為10～15分鐘左右。

混凝處理的最佳沉降時間為30分鐘左右。

［1］金兆豐.21世紀的水處理.化學工業出版社，2000，42～50;

［2］張岳.關于我國淡水資源可持續利用問題——在全國政協人口資源環境委員會專題會上的匯報,2;

［3］張延輝，李雪花等.二級出水回用處理工藝研究及應用.環境工程，1999，17(1):7～10；

2012－6－28

論著