PAC/PAFC混凝強化生活污水的預處理影響研究

趙岳陽 秦樹林

（1.杭州市蕭山區環境保護局，浙江 杭州 311201；2.煤炭科學研究總院杭州環保研究院，浙江 杭州 311201）

1 概述

采用物化法處理污水有較早的歷史，在20世紀60～70年代歐美國家曾致力于物化法處理的應用及研究[1]，但由于運行費用、藥劑費用及其它原因，物化法的應用范圍并不是很廣；在我國，物化法主要用作生化法的前處理或后處理以降低負荷或改善出水水質，并沒有作為污水處理的核心工藝加以推廣應用。近年來隨著化工工業的迅速發展，出現了許多新型、高效、安全、經濟的混凝劑，按照進出水水質及時調節混凝劑投加量已成為可能。通過強化預處理的方法來降低二級生化處理負荷，減少能耗，因此混凝強化預處理技術已逐漸成為環保工作者的研究熱點。

本文將以某小區生活污水為研究對象，采用混凝強化預處理技術，研究不同混凝劑及絮凝條件下對去除有機污染物、懸浮物及總磷的影響程度，尋求最佳控制參數，可為工程應用提供參考。

2 試驗材料及方法

2.1 試驗水質

試驗水質中主要污染物指標為：pH值 7.5，SS 130.0 mg/L，CODcr 175.0 mg/L，TP 5.27 mg/L。

2.2 試驗藥劑

江蘇宜興凈水劑廠生產的聚合氯化鋁（PAC）固體產品，產品中Al2O3含量為30%；嘉善海峽凈水靈化工有限公司生產的聚合氯化鋁鐵 （又名聚合雙酸鋁鐵、PAFC），產品中(Al2O3+Fe2O3)含量為 30%；北京智潔絮凝劑有限公司生產的高分子絮凝劑（PAM）固體產品；試驗中藥劑均以溶液的方式投加。

2.3 檢測方法

SS、COD、TP檢測方法分別為重量法、重鉻酸鉀法、鉬銻抗分光光度法。

2.4 試驗方法

試驗中以PAC、PAFC為混凝劑，分別投加不同劑量的助凝劑PAM，測定上清液的各項指標，確定其相對投加量。混合水力條件G＝500s-1（n=204 r/min），混合時間為 1 min，Gt＝30000；絮凝條件 G＝60s-1（n=43 r/min），絮凝時間為 15 min，Gt＝54000，靜置沉淀30 min。

3 結果與討論

3.1 不同藥劑及投加量對污水中的COD去除效果的影響

本次試驗采用聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）分別與聚丙烯酰胺（陰離子型PAM）復配合用，試驗結果見圖1、圖2。

圖1 PAC對去除COD的影響Fig.1 Effect of PAC on COD Removal

圖2 PAFC對去除COD的影響Fig.2 Effect of PAFC on COD Removal

從圖1、圖2試驗結果可知，廢水中COD隨著混凝劑PAC、PAFC投加量的增加而呈降低趨勢，在投加初期COD去除效果明顯，下降速率較快。在不投加助凝劑PAM時，由于生活污水中不溶性有機物（COD）約占總COD的67%[2]，通過試驗，污水中的非溶解性COD幾乎能完全去除，出水COD均可降至100 mg/L。低劑量混凝劑主要起膠體脫穩作用，聚鐵鹽的多核水解產物具有很強的吸附性能，強烈吸附于帶電膠體表面，促使膠體脫穩、聚集。但是隨著劑量的增加生成了大量的氫氧化鐵沉淀，網捕一些細小的膠體雜質，而且大劑量的水解產物易與有機物特別是小分子有機物絡合，并吸附在氫氧化物表面發生共沉。

當投加PAM助凝劑時，用45 mg/L的PAFC與0.2 mg/L的PAM復配使用，出水CODcr為80 mg/L，但當PAM投量大于0.2 mg/L時，其作用已不明顯。而對PAC而言，投加PAM對CODcr去除效果影響較大，從試驗過程可發現，投加PAM后絮體粒徑明顯增大、泥水分層明顯。

3.2 不同藥劑及投加量對污水中的SS去除效果的影響

本次試驗采用PAC、PAFC分別與聚丙烯酰胺（陰離子型PAM）復配合用，試驗結果見圖3、圖4。

圖3 PAC對去除SS的影響Fig.3 Effect of PAC on SS Removal

圖4 PAFC對去除SS的影響Fig.4 Effect of PAFC on SS Removal

由圖3可知，SS的去除率隨PAC投加量的增大而增加，當PAC投加量為40 mg/L時，出水SS均在50 mg/L以下，進一步加大藥劑投加量對SS去除貢獻不大。從反應過程看，PAC在投加PAM的情況下，絮體結團大小和速度比較明顯，但在相同PAC投加量的情況下，增加PAM投加量而出水SS的去除率增加并不明顯。而當PAM投加量為0.2 mg/L時，其對SS的去除效果比較理想，此時藥劑用量相對較省。由圖4可知，SS的去除率隨著PAFC量的增大而增加，當PAFC量為45 mg/L時，出水SS在50 mg/L以下，進一步加大投藥量直至90 mg/L時，出水SS可小于30 mg/L，但去除率提高幅度有所減小。PAM的投加量對SS的影響不太明顯。

3.3 不同藥劑及投加量對污水中的TP去除效果的影響

本次試驗采用PAC、PAFC分別與聚丙烯酰胺（陰離子型PAM）復配合用，試驗結果見圖5、圖6。

圖5 PAC對去除TP的影響Fig.5 Effect of PAC on TP Removal

圖6 PAFC對去除TP的影響Fig.6 Effect of PAFC on TP Removal

由圖5、圖6可知，增加混凝劑量可提高磷的去除效果，且磷的去除與助凝劑的量沒有顯著關系。同時發現，未投加PAM時兩種混凝劑對P的去除效果沒有太大差別。當投量增至40 mg/L后PAC、PAFC對磷去除率均可達85%以上，出水均能達到一級排放標準，可見化學強化預處理能同步實現磷的有效去除。

4 結論

（1）試驗條件下，采用 PAC、PAFC分別復配助凝劑PAM混凝強化預處理生活污水，出水COD隨著混凝劑投加量的增加而呈下降趨勢，PAFC效果稍優于PAC，但在低劑量時差別不大，且PAC復配PAM后絮體增大效果明顯，絮體沉降速度較快；當PAC、PAFC投加量大于40 mg/L時，二者出水COD均能保持在80 mg/L以下。

（2）SS的去除率隨PAC、PAFC投加量的增大而增加，當PAC投加量為40 mg/L時，出水SS均在50 mg/L以下，進一步加大藥劑投加量對SS去除貢獻不大；當PAFC量為45 mg/L時，出水SS在50 mg/L以下，進一步加大投藥量直至90 mg/L時，出水SS可小于30 mg/L，但去除率提高幅度有所減小；PAC在投加PAM的情況下，絮體結團大小和速度比較明顯；SS的去除率隨著PAFC量的增大而增加PAM的投加量對SS的影響不太明顯。

（3）增加混凝劑量可提高磷的去除效果，但試驗條件下對磷的去除與助凝劑的量沒有顯著關系；當投量增至40 mg/L后PAC、PAFC對磷去除率均可達85%以上，出水均能達到一級排放標準，可見化學強化預處理能同步實現磷的有效去除。

[1]J.Leentvaar,et al.,Physico-chemical treatment of municipal wastewater.Coagulation-Flocculation[J].Wat.Res.,1978,12(1):35-40.

[2]秦樹林，陳蕾，周可英.礦區生活污水中污染物存在形態與分布規律研究[J].能源環境保護，2010,24(3):18-19,23.