陰離子聚丙烯酰胺處理醫院污水的研究

邵 賽，趙彩鳳，張樂平，邵 穎，李 先

（1.湖南省農業科學院，湖南省核農學與航天育種研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省農業生物輻照工程技術研究中心，湖南 長沙 410125；3.生物輻照技術湖南省工程研究中心，湖南 長沙 410125）

陰離子聚丙烯酰胺處理醫院污水的研究

邵 賽1,2,3，趙彩鳳1,2,3，張樂平1,2,3，邵 穎1,2,3，李 先1,2,3

（1.湖南省農業科學院，湖南省核農學與航天育種研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省農業生物輻照工程技術研究中心，湖南 長沙 410125；3.生物輻照技術湖南省工程研究中心，湖南 長沙 410125）

研究自制的陰離子聚丙烯酰胺（APAM）對醫院污水（色度125倍、懸浮物含量1 241 mg/L、COD 2 351 mg/L）的絮凝特性，并探討聚合氯化鋁（PAC）對APAM的助凝作用，考察了APAM的投加量、分子量對絮凝效果的影響。結果表明：加入PAC 66.0 mg/L、APAM 1.2 mg/L，對原水的絮凝效果最佳，色度降低率61.60%，懸浮物含量（SS）降低率67.61%，COD降低率20.88%。色度、SS、COD降低率均優于市購的APAM（Mw＞1 000×104、Mw＞2 000×104）。

聚丙烯酰胺；醫院污水；分子量；化學需氧量；懸浮物含量；色度

醫院污水指醫院產生的含有重金屬、消毒劑、病原體、有機溶劑、酸堿以及放射性等的污水，具有急性傳染、潛伏性傳染和空間傳播等特征，不經處理將嚴重污染環境并傳播疾病[1]。為此，2005年出臺了嚴格與具體的《醫療機構水污染物排放標準》（GB18466—2005），2013年又出臺了《醫院污水處理工程技術規范》（HJ2029—2013）[2]。醫院污水與生活污水和工業污水相比具有水量小、污染力強的特點。目前，對醫院污水的處理采用傳統的液氯、臭氧、次氯酸鈉等化學藥劑進行消毒處理，同時采用絮凝劑對原水進行前期的絮凝沉淀，有效降低原水的懸浮物含量（SS）、色度、COD及BOD等，從而減輕后期處理工藝的負擔。由于傳統的絮凝劑絮凝效果有待提高，對污水的SS、色度、COD及BOD降低程度較低，因此尋找絮凝效果強的絮凝劑成為研究的熱點與難點。

研究采用60Co-γ射線輻射合成的超高分子量陰離子聚丙烯酰胺，分子量達到2 500×104D以上，作為醫院污水的絮凝劑。同時采用聚合氯化鋁（PAC）作為助凝劑，提高其絮凝性。分別考察了聚丙烯酰胺的投加量、分子量對絮凝效果的影響，以期為應用絮凝劑處理醫院污水提供了理論基礎與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

陰離子聚丙烯酰胺（APAM）：由課題組在丙烯酰胺∶丙烯酸=180∶60，單體濃度30%，以次磷酸鈉為分子量調節劑，劑量為300 Gy，劑量率為25 Gy/ h的條件下輻射引發制備所得。

聚合氯化鋁（PAC），分析純，購自天津市光復精細化工研究所。

醫院污水，采自中南大學湘雅附一醫學院污水處理廠，顏色黑，惡臭，色度125倍，SS 1 241 mg/L，COD 2 351 mg/L。

數顯電動攪拌器，型號JJ-3，金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1污水絮凝試驗取250 mL中南大學湘雅附一醫學院污水處理廠原水，分別加入66.0 mg/L聚合氯化鋁（PAC），220 r/min快攪1 min，接著分別加入0.8、1.2、2.0 mg/L APAM，220 r/min快攪1 min，然后80 r/min慢攪5 min，室溫下靜置10 min，分別取上清液測量色度、SS、COD。

色度測定：根據GB 11903—1989 水質色度法進行測定；SS測定：根據GB11901—1989水質懸浮物的測定重量法進行測定；COD測定：根據GB/T11914—1989化學需氧量的測定重鉻酸鉀法進行測定。

1.2.2自制APAM與市購APAM處理污水對比試驗在250 mL原水中，首先加入66.0 mg/L PAC，再分別加入1.2 mg/L自制的APAM、1號樣品（Mw＞1 000 ×104）、2號樣品（Mw＞2 000×104），然后進行絮凝沉淀，取上清液測定色度、SS、COD。

2 結果與分析

2.1 APAM添加量對色度及懸浮物含量的影響

由圖1、圖2可知，絮凝沉淀后 APAM添加量為1.2 mg/L時，對原水的絮凝效果最佳，上清液的色度從125降低至48，SS從1 241 mg/L降低至402 mg/L。APAM絮凝劑的使用，對原水的色度、SS降低效果顯著，降低率分別為61.60%、67.61%。試驗過程中，隨著APAM的加入，可以觀察到大量密實的絮體產生。這是因為通過γ射線輻射合成的APAM具有超高分子量，分子量高達2 500×104以上，且輻射合成的APAM帶有大量的負電荷，可以與原水中的帶正電的離子產生靜電作用，因此加入APAM能夠產生大量的絮體，使原水的色度和SS急劇降低[3-4]。

圖1 APAM添加量對原水色度的影響

圖2 APAM添加量對原水懸浮物含量的影響

2.2 APAM添加量對COD的影響

由圖3可知，絮凝沉淀后APAM添加量為1.2 mg/L時，對原水的絮凝效果最佳，COD從2 351 mg/ L降低至1 860 mg/L，降低率為20.88%，稍遜于色度和SS的去除效果。這可能是因為APAM絮凝劑對可溶性有機物的絮凝沉淀效果相對于膠體和懸浮物較差，可溶性有機物還停留在上清液中，所以COD降低效果不明顯[5-6]。

圖3 APAM投加量對原水COD的影響

2.3 自制APAM與市購APAM處理污水效果對比

由表1可知，自制的APAM對醫院污水的絮凝效果（色度、SS、COD的降低程度）優于市購的樣品。醫院污水經自制APAM絮凝后，色度比市購1、2號樣品分別降低了24、12，方差分析和多重比較結果顯示，不同處理間差異均達到了顯著水平（P＜0.05）；SS比市購1、2號樣品分別降低了176、25 mg/L，與市購1號樣品達到了顯著水平（P＜0.05），與市購2號樣品的差異未達到顯著水平。COD比市購1、2號樣品分別降低了202、89 mg/L，與市購1號樣品達到了顯著水平（P＜0.05），與市購2號樣品的差異未達到顯著水平。由圖4可以直觀的看出，經過自制的APAM絮凝沉淀后，上清液的色度明顯優于2號樣品（Mw＞2 000×104），且在杯底形成密實的絮體?？傊涍^自制的APAM絮凝沉淀后，上清液的色度、SS、COD都優于市購APAM。這可能是因為自制的APAM分子量為2 500萬以上，高于市購的APAM。分子量越大，分子鏈越長，鏈上存在更多的功能基團，從而有利于架橋產生更大的絮體，提高絮凝效果[4,7-9]。

表1 自制APAM與市購APAM處理污水效果對比

圖4 市購APAM（Mw＞2000×104）與自制APAM靜置10 min效果

3 結論與討論

應用自制的APAM，處理效果優于市購的APAM，色度降低率為61.60%，SS降低率為67.61%，COD降低率為20.88%。研究為應用絮凝劑處理醫院污水提供了理論基礎與技術支撐。

根據已有文獻報道APAM的應用以及課題研究的進一步深入，今后的研究可以從以下幾個方面著手[8,10-12]：（1）進行PAM改性，提高其對可溶性有機物、重金屬的絮凝效果；（2）深入探討PAM輻射合成的機理，為合成特定功能團的聚合物提供理論基礎；（3）拓寬PAM的應用范圍，更好地發揮其“百業助劑”的作用。

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（責任編輯：夏亞男）

Study on treatment of hospital sewage by anionic polyacrylamide

SHAO Sai1,2,3，ZHAO Cai-feng1,2,3，ZHANG Le-ping1,2,3，SAO Ying1,2,3，LI Xian1,2,3
（1. Hunan Academy of Agriculture Sciences, Hunan Institute of Nuclear Agricultural Science and Space Mutation Breeding, Changsha 410125, PRC; 2. Hunan Province Engineering Technology Research Center of Agricultural Biological Irradiation, Changsha 410125,PRC; 3. Hunan Province Biological Irradiation Techonology Engineering Research Center, Changsha 410125, PRC）

The flocculability of anionic polyacrylamide (APAM) to treat hospital sewage was studied, which has the chromaticity of 125, SS of 1244 mg/L and COD of 2336 mg/L. The polymeric aluminium was chosen as the coagulant to enhance the flocculability of APAM. The effect of concentration and molecular weight of APAM was studied in this research. The result showed that under the optimum condition (PAC 66 mg/L, APAM 1.2 mg/L) , the decrease ratio of chromaticity, SS and COD are 61.60%, 67.61% and 20.88% respectively. Meanwhile, the decrease ratio of chromaticity, SS and COD were better than commercial APAM with the molecular weight of Mw＞1000×104and Mw＞2000×104.

polyacrylamide; hospital sewage; molecular weight; COD; SS

book=40,ebook=48

X799.5

A

1006-060X（2016）12-0040-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.012.014

2016-10-09

湖南省科學技術廳重點研發計劃（2015GK3045）；湖南省農業生物輻照工程技術研究中心科學基金開放項目（2016KF002）；湖南省農業科學院科技創新項目（2016QN09）；湖南省環境保護廳科研課題湘（財建指[2016]59號）

邵 賽（1973-），男，湖南漣源市人，副研究員，主要從事輻射化工研究。