復(fù)配絮凝劑在城市生活污水處理中的應(yīng)用

祁風(fēng)琴

(新疆巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆庫爾勒 841000)

目前國內(nèi)每年工業(yè)用水、城市給水、污水處理需要大量的絮凝劑。無機高分子絮凝劑與有機高分子絮凝劑各有其自身的優(yōu)點，若將其復(fù)配使用[1]，則會優(yōu)勢互補，協(xié)同增效。主要體現(xiàn)在:無機高分子絮凝劑吸附架橋能力較弱，而有機高分子絮凝劑的加入會彌補這一弱點，使得絮凝劑的絮凝性能提高；絮體的形成速度加快，體積更大，沉降性能更好；絮凝的有效pH范圍會變寬；絮凝劑的投量會減少，處理成本會降低?；诖?，筆者將聚合氯化鋁鐵(PAFC)和陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)復(fù)配，利用絮凝攪拌試驗(燒杯試驗法)考察其絮凝性能，得出了最優(yōu)復(fù)配用量。

1　試驗方法

1.1　原料及儀器

自制的聚合氯化鋁鐵(PAFC)[2-3]，堿化度B(B=[OH]/[Al+Fe])=2.0,nAl∶nFe為9∶2，pH(1%水溶液)為3.5～5.0，測定Al2O3含量為14%～20%，鹽基度為31%～86%。陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，市售，陽離子度為30%。分別將PAFC、CPAM配制成為1 g/L的溶液。

試驗所用水樣為庫爾勒市開發(fā)區(qū)某生活污水排污處, 水質(zhì)指標(biāo)為: 濁度280 NTU, pH 7.56，電導(dǎo)率0.84×103μs/cm，色差 37。

JJ-4型六聯(lián)升降電動攪拌器，攪拌杯，計時器，溫度計和濁度儀，721-A型分光光度計，比色皿，玻璃棒，移液管，洗瓶，容量瓶等。

1.2　試驗方法

采用燒杯試驗法[4]對生活污水進行絮凝試驗。取500 mL生活污水溶于1 000 mL燒杯中。在高速攪拌下分別加入準(zhǔn)確稱量的PAFC、CPAM，或一種試劑加入后，繼續(xù)攪拌2 min，再加入另一種試劑，調(diào)速至75～100 r/min攪拌10 min左右，再以50 r/min慢速攪拌5 min，靜置沉降5～10 min，用移液管在液面下3 cm處取上清液測定其濁度。濁度測定用分光光度法。[5]

2　結(jié)果與討論

2.1　單一絮凝劑對生活污水絮凝效果的影響

2.1.1PAFC對絮凝效果的影響

PAFC用于處理生活污水，考察不同的投加量對生活污水的絮凝效果。試驗結(jié)果見圖1。對于組分比較復(fù)雜、濁度大的生活污水，PAFC的投加量較大，但除濁率不太理想，在投加量為50 mg/L時濁度去除率較好，達到91.2%。

圖1　PAFC投加量對去除率的影響

2.1.2CPAM對絮凝效果的影響

CPAM用于處理生活污水，考察不同的投加量對生活污水的絮凝效果。試驗結(jié)果見圖2。

圖2　CPAM投加量對去除率的影響

由圖2可看出，與PAFC相比，CPAM的投加量較小，在6 mg/L后基本趨于平緩，在10 mg/L時效果最好，濁度去除率達到了98.2%。

2.2　復(fù)配絮凝劑對絮凝效果的影響

2.2.1PAFC投加量對絮凝效果的影響

單獨使用CPAM時，CPAM投加量為10 mg/L時，除濁率最高。復(fù)配使用時，從經(jīng)濟和絮凝效果考慮，選定CPAM投加量為6 mg/L，在水樣中投加不同量的PAFC絮凝劑，考察在PAFC與有機絮凝劑CPAM的協(xié)同作用。結(jié)果見圖3。

圖3　復(fù)配時PAFC投加量對絮凝效果的影響

從圖3可看出，PAFC與CPAM協(xié)同作用的處理效果要比單獨使用PAFC、 CPAM的處理效果均好,且在PAFC投加量為30 mg/L左右時，絮體成長快、顆粒大、沉降速度快。

2.2.2CPAM投加量對絮凝效果的影響

固定PAFC的最佳投加量為30 mg/L，試驗確定CPAM的最佳投加量，其結(jié)果見圖4。在PAFC的投入量為30 mg/L時，加入不同量的CPAM會使除濁率明顯升高，但是隨著CPAM用量的增加，除濁率呈現(xiàn)下降趨勢。CPAM投入量過小，效果不理想，所以，復(fù)配時CPAM的最佳投加量為4 mg/L。

圖4　復(fù)配時CPAM投加量對絮凝效果的影響

2.3　生活污水pH值對絮凝效果的影響

調(diào)節(jié)生活污水pH值，以PAFC投加量30 mg/L，CPAM為4 mg/L作為最佳用量，考察最佳的pH適用范圍，結(jié)果見圖5。

圖5　pH值對絮凝效果的影響

從圖5可以看出，隨著生活污水pH的升高，去除率逐漸增加，pH為6和8時去除率達97%。繼續(xù)增加呈下降的趨勢，pH在4～10都有較好的去除率，說明PAFC與CPAM在協(xié)同的作用下有較寬的pH適用范圍。

2.4　加藥順序?qū)π跄Ч挠绊?/h3>

固定PAFC用量為30 mg/L，CPAM用量為4 mg/L，改變加藥順序,進行混凝試驗,考察加藥順序?qū)μ幚硇Ч挠绊?其結(jié)果見表1。

表1　投加順序?qū)π跄Ч挠绊?/p>

由表1可以看出，最佳的加藥方式是先加無機絮凝劑PAFC，后加CPAM。這是由于污水中顆粒帶有負電荷,首先加入的PAFC起到電性中和、壓縮雙電層的作用,使顆粒的Zeta電位下降，斥力減少，近而結(jié)合成小的絮體; 此時加入CPAM ，其高分子長鏈將與小的絮體顆粒發(fā)生吸附，使小絮體通過高分子長鏈連接成大絮體，即高分子絮凝劑的“吸附架橋”作用，其作用的結(jié)果不僅使絮體顆粒變大,而且通過大絮體沉降過程中的“卷掃”作用,提高了絮凝處理效果[6]。

3　結(jié)論

1)PAFC、CPAM復(fù)配的絮凝性能明顯優(yōu)于單一絮凝劑，具有用量少、成本低、pH值適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點。其最優(yōu)加量為：PAFC為30 mg/L，CPAM為4 mg/L，復(fù)配使用時濁度去除率最高達99%。無機有機復(fù)合絮凝劑是高效的絮凝劑，其研究開發(fā)順應(yīng)了絮凝劑向復(fù)合型發(fā)展的趨勢，在水處理領(lǐng)域中將具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

2)PAFC、CPAM復(fù)配處理生活水的混凝試驗中，最佳的加藥方式是先加無機絮凝劑PAFC，后加有機絮凝劑CPAM，使用該復(fù)配絮凝劑處理過的生活污水可用作綠化水，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用。

[1]趙立志, 杜國勇, 馮英, 等. 水處理中的無機混凝劑與有機絮凝劑的協(xié)同作用[J],化工時刊，2005,19(1):21-25.

[2]胡俊虎，劉喜元，李曉宏，等. 復(fù)合型絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)的合成及其應(yīng)用[J]，環(huán)境化學(xué)，2007，26(1)：35-38.

[3]章興華，周麗蕓.聚合氯化鋁鐵的制備及應(yīng)用[J].貴州化工，2001，26(2)：17-19.

[4]林喬元.麥草漿黑液治理及其中段廢水達標(biāo)排放技術(shù)的評價[J].中國造紙，1999(1):750-55.

[5]王東升.無機高分子絮凝劑的作用機理與計算模式[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1999.

[6]任潔,王闖,邵志剛.上海合流污水物化法強化一級處理的中試研究[J].給水排水,1999,25(9):8-9.

[7]沈澄英，駱麗君. 用正交試驗法研究聚合氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺對印染廢水混凝處理效果的影響[J].貴州化工，2004，29(1)：10-12.