混凝實驗條件下混凝劑最佳投加量的研究

周鋒

摘 要：為了達到一級A的排放標準，污水廠出水需要經過深度處理后排放。針對混凝實驗條件下混凝劑最佳投加量的研究目的，選取了3種混凝劑，進行了一系列混凝試驗，探究適合污水廠正常運行時二沉池出水的最佳混凝劑種類和最佳投藥量。實驗結果表明：AS、PFS、PAC的最佳投藥量分別為210mg/L、135mg/L、80mg/L，比較濁度的去除效果為：PAC>AS>PFS；比較NH3-N的去除效果為：PFS>PAC>AS；比較TP的去除效果為：AS>PFS>PAC；比較TN的去除效果為：PAC>PFS>AS；比較CODcr的去除效果為：PAC>PFS>AS。試驗以濁度作為主要考察指標，同時兼顧NH3-N、TP、TN和CODcr等指標，在出水水質符合一級（A）排放標準的情況下，選擇PAC作為適合污水廠出水的最佳混凝劑。

關健詞：混凝；混凝劑；最佳投加量

中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）02-63-03

Abstract：In order to achieve the level（A）emission standards，Sewage plant effluent emissions need to go through the advanced treatment.For the purpose of the study of the best dosage of coagulant in the coagulation experimental conditions，three coagulation were selected，a series of coagulation experiments have been carried out.Explore for the best coagulant types and optimal dosage amount about secondary sedimentation tank effluent during the normal operation time of the wastewater treatment plant.The experimental results show that the optimal dosage amount of AS、PFS and PAC were 210mg/L、135mg/L and 80mg/L，turbidity removal efficiency was compared and the result was：PAC>AS>PFS；NH3-N removal efficiency was compared and the result was：PFS>PAC>AS；TP removal efficiency was compared and the result was：AS>PFS>PAC；TN removal efficiency was compared and the result was：PAC>PFS>AS；CODcr removal efficiency was compared and the result was：PAC>PFS>AS.Making turbidity as the major study indicator，taking NH3-N、TP、TN and CODcr into account.In the case of effluent quality achieved to the level （A） emission standards，Selected PAC as the best coagulant for the sewage plant effluent.

Key words：Coagulation；Coagulant；Optimum dosage

在我國，水污染治理正面臨著一個尷尬的現實：雖然各級政府在水環境污染治理方面投入了巨大的人力和財力，但由于我國水污染物排放標準中一些主要污染物的排放限值遠比地表水環境質量標準要低，導致許多污水被“合格”排放，致使水體水質遭到不斷的惡化，也就是說即使達標排放的水依然可能是污水。由于排放標準相對滯后，許多污水處理廠的出水數據雖然顯示達標，但是公眾仍感到水質污染加劇，特別是生活在排污河流周邊的公眾感到惡臭。污水廠出水現執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級（B）標準，部分指標未達到一級（A）標準。為了讓污水廠出水達標排放，在原有的二沉池后面，增加絮凝+長纖維過濾工序作為深度處理。本研究以某污水廠正常運行時的二沉池出水作為原水，對原水進行靜態混凝實驗。以濁度為主要考察目標，兼顧CODcr、總磷、總氮、氨氮等各項指標，探究適合該污水廠二沉池出水的最佳混凝劑種類和最佳投藥量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 （1）主要儀器及設備包括：JJ-4六聯攪拌機，pH檢測儀，ORION AQ3010濁度儀，UNCIO 2600A紫外分光分光光度計；實驗所需的其他玻璃儀器等。（2）混凝劑：硫酸鋁AS（Al2（SO4）3·18H2O，含量≥99.0%）、聚合硫酸鐵PFS（鐵含量為18.5%）、聚合氯化鋁PAC（[AlCl3·6H2O）]n），分別將這3種混凝劑配成10g/L的溶液。（3）實驗水樣為該污水廠正常運行的二沉池出水主要水質指標。

2 結果與討論

2.1 硫酸鋁（AS）的混凝效果 由圖1可知，當AS投加量從70～280mg/L逐漸增加，濁度去除率逐漸升高，當投加量為280mg/L時，此時去除率為最大，即80.78%，當AS投加量大于280mg/L之后，出水濁度反而比原水濁度要大，這是由于混凝劑投加量過大，形成膠體，使濁度增大。用最佳效果點選擇法確定，對于單一去除濁度，AS的最佳投加量為280mg/L。

2.1.1 總磷 隨著AS投加量的增加，混凝沉淀后水中的總磷含量逐漸減少，總磷去除率逐漸增加。當AS投加量大于87.5mg/L之后，總磷的去除率先是降低，而后增加。當投加量大于210mg/L之后，總磷去除率有所下降。從整體上看，去除總磷的效果都比較好。當投加量為280mg/L時，總磷的去除率達到72.32%。AS除磷主要是Al3+離子與溶解性磷形成不溶物質沉淀以及非溶解磷形成礬花，從而使得磷得以去除。

2.1.2 氨氮 隨著AS投加量的增加，氨氮的去除率逐漸降低，當AS投加量大于70mg/L之后，氨氮的去除率逐漸下降。從整體去除率看出，AS混凝劑對氨氮的去除效果并不高。當投加量為210mg/L時，氨氮的去除率相對于其它投加量并不低。

2.1.3 總氮 隨著AS投加量的增加，總氮的去除率比較平穩，當AS投加量大于105mg/L時，總氮去除率有所下降。從整體去除率看出，AS混凝劑對氨氮的去除效果也不高。當投加量為210mg/L時，總氮的去除率相對于其它投加量差異不大。

2.1.4 CODcr 隨著AS投加量的增加，CODcr的逐漸降低。整體上出水的CODcr可以達到一級A標準。當投加量為210mg/L時，CODcr的去除率相當于投加量為70mg/L時，并沒有下降太多。

依據上面的分析，AS的最佳投藥量確定為210mg/L。

圖1 AS各指標去除率曲線

2.2 聚合硫酸鐵（PFS）的混凝效果 由圖2可知，當PFS投加量從45～180mg/L逐漸增加，濁度去除率呈現30%～40%的浮動變化。投加量在67.5～135mg/L，此時去除率最大，為46.73%。用最佳效果點選擇法確定PFS最佳投加量為135mg/L。這是由于增加PFS投加量，可以提高水中膠體微粒與混凝劑接觸的幾率，形成更多的礬花，但是當PFS投加量達到一定程度后，水中膠體微粒與混凝劑接觸的幾率逐漸穩定，故繼續增加PFS投加量難以進一步提高濁度去除率。

2.2.1 總磷 隨著PFS投加量的增加，混凝沉淀后中的總磷含量逐漸減少，總磷去除率逐漸增加，當投加量大于45mg/L之后，總磷的去除率逐漸增加，投加量為180mg/L時，總磷的去除效果最好，基本上被去除。可以看出鐵系對磷的去除效果很少，當投加量為135mg/L時，總磷的去除率仍然可以達到90%以上。

2.2.2 氨氮 隨著PFS投加量的增加，氨氮的去除率逐漸增加，當PFS投加量大于135mg/L時，氨氮的去除率逐漸下降，下降趨勢比較平穩。

2.2.3 總氮 隨著PFS投加量的增加，總氮的去除率逐漸增加，當PFS投加量大于135mg/L之后，總氮的去除率逐漸下降，加大投加量總氮去除率有所降低。

2.2.4 CODcr 隨著PFS投加量的增加，CODcr的去除率逐漸增加，當PFS投加量大于67.5mg/L之后，CODcr的去除率逐漸下降，當投加量為135mg/L時，CODcr的去除率仍然比較好。

依據上面的分析，PFS的最佳投藥量確定為135mg/L。

圖2 PFS各指標去除率曲線

2.3 聚合氯化鋁（PAC）的混凝效果 由圖3可知，當PAC的投加量從40～140mg/L逐漸增加，濁度去除率逐漸增大，投加量從40～80mg/L時，濁度去除率呈現上升趨勢；當投加量為80mg/L時，此時去除率最大，為72.36%。用最佳效果點選擇法確定，對于去除單一濁度，PAC的最佳投加量為80mg/L。此外，隨著PAC投加量的增加，混凝沉淀后出水的總磷含量逐漸減少，總磷去除率逐漸增加，整體上去除磷的效果比較好。當投加量為80mg/L時，對總磷的去除率已經達到60%，出水總磷能到達一級A標準；隨著PAC投加量的增加，氨氮的去除率在某個值內浮動，整體上在5%～10%，當投加量為80mg/L時，此時去除率達到最高的12.23%；隨著PAC投加量的增加，CODcr的去除率出現波動，當投加量為80mg/L時，處于去除率高峰，CODcr的去除效果好。根據以上的分析，PAC的最佳投藥量確定為80mg/L。

2.4 3種混凝劑混凝效果的比較 當3種混凝劑的投藥量均為最佳時，即AS、PFS、PAC的投藥量分別為210mg/L、135mg/L、80mg/L，比較濁度的去除效果為：PAC>AS>PFS；NH3-N的去除效果的比較為：PFS>PAC>AS；比較TP的去除效果為：AS>PFS>PAC；比較TN的去除效果為：PAC>PFS>AS；比較CODcr的去除效果為：PAC>PFS>AS。由前面的數據可知，對于總磷和CODcr的去除，3種混凝劑的去除效果都比較好，出水均可以達到一級A的排放標準。試驗中所用的3種混凝劑均為金屬鹽類，金屬鹽類通過混凝沉淀除磷效果顯著。另外可以看出，原水中CODcr主要是顆粒態成分，混凝沉淀之后，大部分成分已經沉淀。對于總氮和氨氮的去除，3種混凝劑的去除效果都相對不佳，可以看出總氮和氨氮的顆粒態成分較少，主要以溶解態成分呈現，混凝沉淀較難去除原水中的總氮和氨氮。

3 結論

綜上所述，以濁度作為主要考察指標，兼顧NH3-N、TP、TN和CODcr等指標，在出水水質符合一級A的排放標準的情況下，可以看出PAC的整體混凝效果最好，相應的最佳投藥量為80mg/L。因此，PAC可以作為污水廠正常運行時深度處理中最佳混凝劑。

參考文獻

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（責編：張宏民）