混凝法去除校園污水中常見污染物的試驗(yàn)研究

曾力卜，王浩宇，黃周滿

（武昌理工學(xué)院，湖北武漢 430223）

高校作為人才的培養(yǎng)基地，在日常生活和工作中，對(duì)水資源的利用較為頻繁。相比城鎮(zhèn)生活污水來說，校園生活污水的污染程度較低，排放規(guī)律性較強(qiáng)，處理起來也相對(duì)簡(jiǎn)單。絮凝法作為生活污水預(yù)處理或中間處理的手段，其工作原理是投加混凝劑后，懸浮物膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體，并在沉降過程中相互碰撞凝聚，其尺寸、質(zhì)量和沉速不斷增大而最終沉淀于底部，被凈水構(gòu)筑物除去[1]。本文通過正交試驗(yàn)，在最佳混凝條件下，對(duì)常用混凝劑PAC、PFS、PSAF進(jìn)行最佳投加量的確定，并在傳統(tǒng)混凝基礎(chǔ)上，往水中投入磁種Fe3O4，形成以磁種為磁性媒介的晶核，促進(jìn)共沉淀[2]，并測(cè)定其最佳投加量。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)水樣

試驗(yàn)所取水樣來源于武漢某高校污水處理廠曝氣池，其水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 水質(zhì)情況

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 攪拌操作條件

攪拌所用儀器為TJ6系列程控混凝試驗(yàn)攪拌儀，混凝條件：加藥后快速攪拌30 s，轉(zhuǎn)速約為400 r/min；其后中速攪拌3 min，轉(zhuǎn)速為250 r/min；最后慢速攪拌10 min，轉(zhuǎn)速為100 r/min。

1.2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)所用混凝劑分別為PAC、PAC+PAM、PFS+PAM、PSAF+PAM、（PAC+Fe3O4）+PAM。 本試驗(yàn)采用同一批次水樣進(jìn)行分析，在溫度、攪拌速度和時(shí)間相同的條件下，將試驗(yàn)分為5組，每組6個(gè)投加量遞增試驗(yàn)。把污水的濁度、COD和TP的去除率作為考察指標(biāo)，確定所用絮凝劑的最佳投加量。

1.2.3 試驗(yàn)步驟

分別取1 L污水，放入6只燒杯中，按照先加混凝劑后加助凝劑的順序，按濃度梯度，依次往燒杯中投加藥劑，待混凝攪拌試驗(yàn)完成，將燒杯靜置30 min后，取上清液進(jìn)行水質(zhì)分析。

2 結(jié)果與分析

不同混凝劑投加量的試驗(yàn)結(jié)果見表2。為了對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行更直觀的比較，可以參看圖1～圖3。由圖1可以看出，在相同混凝條件下，絮凝劑對(duì)濁度的去除率隨投加量的增加而增大。對(duì)于PAC、PAC+PAM這兩種復(fù)配方式，在投加量增至120 mg/L時(shí)，去除率趨于穩(wěn)定，波動(dòng)幅度不大。而另外三種復(fù)配方式，投加量需增加到140 mg/L左右才能達(dá)到最佳狀態(tài)，且5種復(fù)配形式的絮凝劑，在最佳投加量下，對(duì)污水中濁度的去除率均達(dá)到90%以上，去除效率由低到高依次為（PAC+Fe3O4）+PAM＜ PSAF+PAM＜ PFS+PAM＜PAC＜PAC+PAM。由圖2可見，所有絮凝劑對(duì)污水中COD的去除效果都較低，均在60%左右浮動(dòng)，去除效果最好的也只是PAC+PAM的71.2%。而當(dāng)投加量超過絮凝劑的最佳投加量時(shí)，絮凝劑對(duì)COD的去除率不增反減，可能因?yàn)樾躞w間架橋作用所必需的粒子，表面吸附活性點(diǎn)被絮凝劑所包裹，使得絮凝劑顆粒間的吸附架橋作用變得困難，導(dǎo)致去除率降低[3]。參看圖3，絮凝劑對(duì)TP的去除效果維持在一個(gè)很高的水平，且隨著投加量的增加呈增加趨勢(shì)，在最佳投加量下，對(duì)水中TP去除率可達(dá)到95%以上。在相同混凝條件下，含鐵鹽的絮凝劑，類似PFS、PSAF除磷效果優(yōu)于其它絮凝劑，而較高的去除率可用化學(xué)除磷機(jī)理解釋[4]。

表2 混凝劑在不同投加量下對(duì)污染物的去除效果（%）

圖1 混凝劑在不同投加量下對(duì)濁度的去除率

圖2 混凝劑在不同投加量下對(duì)COD的去除率

圖3 混凝劑在不同投加量下對(duì)TP的去除率

綜上所述，可得出PAC、PAC+PAM這兩種復(fù)配方式，在投加量為（120+2.4）mg/L時(shí)，對(duì)水中TP、COD和濁度的去除率達(dá)到最佳；而當(dāng)投加量為（140+2.8）mg/L時(shí)，PFS+PAM、PSAF+PAM、（PAC+Fe3O4）+PAM這三種復(fù)配方式對(duì)污水中三種指標(biāo)的去除率達(dá)到最大。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)主要依靠生物膜法處理生活污水，但因其能耗大、投資高等缺點(diǎn)加重了污水處理廠的運(yùn)行負(fù)荷，絮凝法相對(duì)生物膜法來說，其操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、投資少而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。并且當(dāng)前混凝劑正朝著復(fù)合化、高分子化和多功能化的方向發(fā)展[5]，這為廣大環(huán)保工作者提供了良好的研究前景。因此，就目前絮凝法在我國(guó)污水處理中的應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

（1）校園污水中溶解性COD比例越小，混凝劑達(dá)到最佳去除率的投加量越少，COD去除率越高。

（2）校園污水中有機(jī)物濃度含量較低，采用混凝法強(qiáng)化處理，可以使出水滿足一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其運(yùn)行費(fèi)用也遠(yuǎn)低于常規(guī)活性污泥法處理工藝。對(duì)我國(guó)許多南方城市而言，其城市污水的實(shí)際進(jìn)水濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，宜采用該工藝[6]。

（3）從理論上來說，最佳的混凝劑投入量是在混凝沉淀后凈水濁度達(dá)到最低，膠體的滴定電荷和電位值都接近0，但是這種情況會(huì)造成成本增加，達(dá)不到期望中的收益，出于成本考慮，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，最佳的混凝劑投入量通常是在凈化后水質(zhì)達(dá)到國(guó)家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并使混凝劑投入量最低[7]。