絮凝劑復配處理經格柵沉淀后豬場污水的研究

葉鼎承 劉 景 福建省農業科學院畜牧獸醫研究所 福州 350013

隨著規模化養殖的發展， 產生的大量污水已是水體污染重要的污染源之一[1]。 目前針對畜禽養殖污水的處理工藝較多， 但無論采取何種工藝及措施進行處理， 都應該采取一定的預處理方法以降低后續處理步驟中的負荷， 同時防止大的固體或雜物進入后續處理環節，造成處理設備的擁堵或損害。針對糞污中的大顆粒成分，通常采用沉淀、過濾及離心等固液分離技術來實現預處理，常見的格柵、沉淀池及篩網都屬于該范疇。

絮凝技術是一種既經濟又簡便的污水預處理技術，該技術可降低原水的濁度、色度等感觀指標，同時去除多種高分子有機物[2]。 目前，采用復合絮凝劑處理豬場廢水的研究相對較少， 本研究擬篩選復配高效的復合絮凝劑，進一步加強格柵沉淀的效果。減少后端污水處理的濃度，增加隔渣池糞污的含量，可進一步用于堆肥發酵或者異位發酵床糞污資源化利用模式[2]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器 材料：污水來源于某豬場糞污經格柵沉淀后的上層污水， 采集后置4 ℃冰箱保存，根據需要配制為各濃度樣品。 試劑：陽離子聚丙烯酰胺（C-PAM）、陰離子聚丙烯酰胺（A-PAM）、氯化鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵（PFS）。 儀器：磁力攪拌器、濁度儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 單一絮凝劑效果測定 以1 L 燒杯為反應槽，分別準確取一定量的絮凝劑，加至200 mL 污水中，磁力攪拌器快速攪拌90 s，慢速攪拌20 min，靜置4 h 后取上清液， 測定污水處理前后的濁度、SS 變化，比較不同種類、不同投加量的絮凝劑使用效果。

絮凝劑采用濕法投加， 即在使用前將固形絮凝劑均用蒸餾水配制成一定濃度的使用液， 在使用時取適量體積的絮凝劑溶液進行試驗。 其中3 種無機絮凝劑均配制成200 g/L 溶液（通風、避光保存，3 d內使用），2 種有機絮凝劑配制成1 g/L 溶液 （溶解1 h 以上，24 h 內使用）。

1.2.2 復合絮凝劑的配制 將篩選出的一種最佳無機絮凝劑與一種最佳有機絮凝劑復配，加入污水中，考察不同投加順序、不同配比的絮凝效果，獲得復合絮凝劑配方。

1.2.3 測試指標與方法 濁度采用濁度分析儀進行測定；懸浮物（SS）采用國標重量法（GB11901-1989）測定，在105 ℃烘干至恒重后測定重量。

2 結果與分析

2.1 單一絮凝劑篩選與投加量確定 從各絮凝劑不同投加量對SS 去除率的效果來看，隨著各絮凝劑用量的增加，去除率都呈現先升高后下降的趨勢（見圖1），其中無機絮凝劑PFS（200 g/L）與兩種有機絮凝劑C-PAM、A-PAM（1 g/L）的效果較好，投加量分別在8 mL （即1.6 g/L）、10 mL （即1 mg/L）、14 mL（即1.4 mg/L） 時對SS 的去除率為90.6%、92.3%和92.5%。

圖1 不同絮凝劑投加量對SS 去除率的影響

馮一然等（2017）的研究也表明，SS 的去除率隨著絮凝劑投加量的增加呈現先增加后降低趨勢[4]。絮凝劑投加量過少時，形成的絮凝體粒徑過小，無法通過克服浮力作用而發生沉降， 絮凝劑對膠體顆粒的網捕卷掃作用和吸附架橋作用無法充分發揮，對污染物去除率低。 當絮凝效果達到一定峰值后，繼續投加絮凝劑， 則會使形成的絮體重新變成穩定的膠體，導致去除效果下降[5]。

從濁度的去除效果來看， 幾種絮凝劑都可以有效降低污水的濁度（見圖2）。PFS 投加量為8 mL（即1.6 g/L）時，對濁度的去除率即可達到95.8%；而有機絮凝劑C-PAM 用量為10 mL（1 mg/L）時，對濁度的去除率達96.3%。

圖2 不同絮凝劑投加量對濁度去除率的影響

2.2 復合絮凝劑的配制 每種絮凝劑都有其適用范圍與優缺點， 在試驗研究和工程應用中通常將無機和有機絮凝劑復配使用。許多研究表明，兩種或多種絮凝劑聯合復配使用， 可有效彌補單一絮凝劑的不足和缺陷，在降低成本的同時提高處理效率[6]。

2.2.1 投加順序對絮凝效果的影響 根據單一絮凝劑篩選的結果，設置不同投加順序，其絮凝效果見圖3。 3 種投加順序對SS 和濁度去除率的影響基本一致， 絮凝效果由強至弱分別為： 先加PFS 后加CPAM＞先加C-PAM 后加PFS＞同時投加PFS 和CPAM；先加PFS 后加C-PAM 的處理對SS 和濁度去除率分別達到93.3%和97.6%。

圖3 投加順序對絮凝效果的影響

2.2.2 投加配比對絮凝效果的影響 固定PFS 投加量為1.6 g/L，C-PAM 投加量對污水SS 和濁度的去除效果見圖4。 隨著C-PAM 投加量的增加，絮凝效果呈現先上升后下降的規律， 在C-PAM 投加量為0.6 mg/L 時，SS 和濁度去除率最高， 分別為96.8%和99.2%。

圖4 投加配比對絮凝效果的影響

3 結 論

通過實驗室內的對比研究， 在處理經格柵沉淀后的豬場污水時，可選擇聚合硫酸鐵（PFS）與陽離子聚丙烯酰胺（C-PAM）作為復合絮凝劑，其最佳配比為PFS 投加量1.6 g/L、C-PAM 投加量0.6 mg/L，并按先PFS 后C-PAM 的順序投加， 在此條件下對污水SS 和濁度的去除率分別可達96.8%和99.2%。