混凝法預處理高濃度有機制藥廢水

2015-12-14 09:26:00王文浩唐春暉

資源節約與環保 2015年7期

王文浩唐春暉

（1揚州市環境監測中心站江蘇揚州 225007 2揚州市環境監測中心站江蘇揚州 225007）

混凝法預處理高濃度有機制藥廢水

王文浩1唐春暉2

（1揚州市環境監測中心站江蘇揚州 225007 2揚州市環境監測中心站江蘇揚州 225007）

本文通過以加藥制度、加藥量、攪拌時間、攪拌速度等不同條件下所獲得絮體的分形維數、相應的CODcr去除率、上清夜濁度作為評價指標，確定最佳制藥廢水的混凝方案。研究結果表明：制藥廠車間原水以PAM作為絮凝劑，添加氯化鈣可獲較高CODcr去除效率及較大的絮體分形維數值。壓濾氣浮后出水以PAM作為絮凝劑，添加石灰乳濁液加PAC可獲得較好的CODcr去除效率及較大絮體分形維數值。

高濃度制藥廢水；PAM；氯化鈣；石灰乳濁液；PAFC；混凝條件；分形維數

隨著制藥工業的發展，制藥廢水已成為重要的污染源之一。制藥廢水的特點是濃度高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，屬難處理的工業廢水[1,2]。制藥廢水常用的處理方法大多為：物化法、化學法、生物法等處理技術。利用化學絮凝法在預處理階段將制藥廢水中的CODcr、色度、懸浮物和殘留藥物成分予以大幅度去除，降低廢水的藥物效能，使經過預處理的制藥廢水水質特性發生根本性改變，接近或達到普通有機廢水的水質狀況，為后續處理的順利進行奠定基礎[3]。一些研究人員通過實驗驗證了絮凝體的分形參數與混凝效果的關系。常穎[4]、李孟[5]等對混凝控制的研究表明：對應不同的原水濁度，改變混凝劑的投量后絮凝體的分形維數和沉后水濁度可表現出良好的相關性。陸謝娟等[5]的實驗討論了不同的投藥量、攪拌條件、沉淀時間下，形成的絮凝體結構和絮凝體分形維數的關系，發現絮凝效果好時，絮凝體的分形維數值偏高；分形維數在反映絮凝體絮凝變化程度時是非常靈敏的，可以用不同分形維數值來表征不同條件下形成的絮凝體的自相似分形特征。因此可以通過測定分形維數來控制混凝時絮凝體的成長。

1 高濃度有機制藥廢水的混凝實驗分析

1.1 試驗儀器及藥品

本試驗所使用的實驗儀器主要包括：體視顯微鏡；電子計算機用以測量分形維度

1.2 試驗用水

本文以該廠壓濾氣浮后出水為研究對象。壓濾氣浮后出水水質指標見表1。

表1 氣浮壓濾后水質指標

1.3 實驗設計

取一定量水樣，放人1000mL燒杯中，調節pH值；投加不同種類、一定量的混凝劑或添加助凝劑；置于攪拌器上，在一定條件下，攪拌一定時間；然后靜置，測定水樣CODcr值。研究影響CODcr去除率變化的主要因素，確定最佳處理條件。重鉻酸鉀法測定CODCr；精密pH試紙法測定pH；濁度儀測定濁度。對拍攝的絮體照片，借助密度-密度相關函數并結合分形數學理論中投影-面積法計算經圖像處理后絮體的分維Df。

1.4 絮凝體分形維數的測定方法

我們在測定原理上采用根據英國著名學者J．Gregory(格里高利)提出的利用絮凝體的投影面積與最大直徑的函數關系來計算絮凝體的分形維數。[6]絮凝體的投影面積與最大直徑的函數關系為：

式中，A為絮凝體顆粒的投影面積；d為投影的最大直徑；α為比例常數；Df為絮凝體在二維空間的分形維數。對(1)式求自然對數得：

由(2)式可知測定不同的A和d和，根據lnA與lnd的直線關系作圖，求出直線的斜率，就可求出分形維數Df。

本實驗采用MATLAB軟件計算絮凝體的投影面積及最大直徑，從而完成絮凝體分形維數的測定。

2 實驗結果與討論

2.1 壓濾氣浮后出水絮凝試驗分析

2.1.1 PAFC及氫氧化鈣投加量與出水關系

取氣浮壓濾后出水600mL，加入12mg的PAM作為絮凝劑，改變添加PAFC溶液的量得到其相應的投加量下出水水質及絮體分形維值如圖1。

圖1 PAFC投加量與出水關系

圖2 氫氧化鈣乳濁液投加量與出水關系

PAFC對CODcr的去除率較低，最高在投加量為150mg時去除率為0.5。絮體分形維數值在投加量為50mg時為最大（Df=2.27）。

將1mol/L的氯化鈣和2mol/L氫氧化鈉配置的氫氧化鈣乳濁液加入600mL污水中，得到其相應的投加量下出水水質及絮體分

形維值如圖2。

處理后水樣的濁度仍然較高，但是CODcr的去除率較高，在0.75～0.86之間。其隨著氫氧化鈣投加量增加而增高，當投加量超過8mL后基本保持不變。絮體的分形維數在氫氧化鈣乳濁液投加量為10mL時達到最大值（Df=2.52）。

2.1.2 添加PAC溶液對氫氧化鈣處理影響

圖3 氫氧化鈣乳濁液中PAC投加量與出水關系

溶液中加入12mg的PAM作為絮凝劑及10mL的上述氫氧化鈣溶液，改變PAC的量得到其相應的投加量下出水水質及絮體分形維值如圖3。添加PAC溶液顯著提高了CODcr的去除率，其值一般在0.9以上。分形維數也變大其值范圍在2.15～2.58間，在PAC投加量為10mg時達到最大值（Df=2.58）。

2.2 pH值對氯化鈣處理效果的影響

用氫氧化鈉調節水樣pH值，在逐漸增大pH值時發現有細小沉淀產生。當pH值為13時即有大量沉淀產生。向600mL水樣中加入1mol/L氯化鈣10mL，調節pH值得圖4。

圖4 pH值與氯化鈣處理出水的關系

可見當pH值為13時可得很好去處效率，CODcr去除率為0.86，絮體分形維數在2.23。

3 結語

按照實驗結果及分析混凝法預處理壓濾氣浮后出水的最佳方案為：每處理600mL水樣，加入PAM的量為12mg。若用石灰乳處理則每600mL水樣中加入含氫氧化鈣1mol/L乳濁液10mL，同時添加PAC10mg可得取出效果為：CODcr去除效率為0.91左右，絮體分形維數值為2.58。若用氯化鈣處理則每600mL水樣中調節其pH值至13，氯化鈣投加量為1.11g。可得去處效果：CODcr去除率在0.86，絮體分形維數在2.23左右。

[1]李爾煬,史樂文,周希圣,嚴廣瑤.工程菌處理制藥廢水.

[2]劉曉濤.雙氯滅痛生產廢水處理工藝設計 [J].污染防治技術1999,12(2)∶121-122.

[3]李世忠,高冠道,張愛勇.化學絮凝法處理制藥廢水應用研究進展.

[4]常穎,張金松,王寶貞等.強化絮凝工藝中絮凝體特征參數分析與研究[J].給水排水,2005,31(3)∶33-36.

[5]李孟,陸謝娟,黃功洛.絮凝分形技術處理有機微污染物原水的研究.武漢理工大學學報,2004,26(2)∶21-23.

[6]Thomas R Hundt, Charles R O′Melia. Aluminum 2fulvic A cid Interactions∶Mechanism s and Applications [J ]. AWWA ,1988, (3) ∶176- 186.