混凝沉淀處理生活污水的實驗研究

張金梅

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學院，四川 德陽 618000)

1 引言

混凝沉淀是污水處理中常用的處理方法，聚合氯化鋁(PAC)，聚合硫酸鐵(PFS)及聚丙烯酰胺(PAM)是污水處理中常用的幾種混凝劑，借助于混凝劑，能加速污水中泥、水的沉淀分離，有效去除水中顆粒物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)，進而降低出水的濁度和懸浮物[1，2]。混凝沉淀中藥劑的投加量、攪拌機的轉(zhuǎn)速和沉淀時間都會影響沉淀效果[3～7]。

本實驗以德陽市某污水處理廠進水為原水，研究了不同藥劑投加量，不同攪拌速度及沉淀時間時的濁度去除率，以期得到最佳的混凝實驗條件，為污水廠運行提供數(shù)據(jù)參考，進而降低污水廠的用藥成本。

2 材料與方法

2.1 原水水質(zhì)

實驗用水取自德陽市某污水處理廠進水調(diào)節(jié)池，該水廠采用改良型AAO加D型濾池的三級生化處理工藝，水質(zhì)指標如表1所示。

表1 水質(zhì)指標 mg/L

原水中pH值為6.81，屬于中性水質(zhì)，此時，pH值的變化對濁度去除率的影響不明顯，故本次實驗不再調(diào)節(jié)pH值。

2.2 試劑

本實驗使用的試劑為質(zhì)量濃度100 g/L的10%聚合氯化鋁(PAC)，質(zhì)量濃度100 g/L的10%聚合硫酸鐵(PFS)及質(zhì)量濃度3 g/L的0.3%聚丙烯酰胺(PAM)。

2.3 分析方法

濁度采用YKM-BZD型濁度測試儀進行測定，pH值采用DG150型pH值測試儀進行測定，實驗采用ZR4-6型混凝實驗攪拌機進行混凝實驗。通過濁度的去除率來確定最佳實驗參數(shù)[8～10]。

3 實驗方法

在一系列1000 mL水樣中分別投加不同量的實驗藥劑，控制不同的攪拌速度和沉淀時間。取上清液，用濁度儀測試濁度，確定各個參數(shù)的最佳反應(yīng)條件。

3.1 最佳絮凝劑的確定

取6份1000 mL水樣，其中3份加入PAC，另外3份加入PFS，PAC和PFS的投加量分別為5 mL、6 mL、7 mL，攪拌機轉(zhuǎn)速為600 r/min，沉淀時間15 min。在此條件下，測定濁度的去除率，結(jié)果見表2。

由表2可知，在相同的投加量時，PFS的去除率高于PAC。在實驗過程中，也發(fā)現(xiàn)投加PFS相比PAC時，形成的礬花速度更快，顆粒大且重，沉降速度也快，同時又可避免使用PAC時殘留的鋁離子對人體健康的影響[10，11]。故在本次試驗中，選取PFS作為最佳絮凝劑。

表2 相同的PAC/PFS投加量對濁度去除率的影響

3.2 PFS投加量對濁度去除率的影響

取5份1000 mL水樣，PFS的投加量分別為5 mL、6 mL、7 mL、8 mL、9 mL，攪拌機轉(zhuǎn)速為600 r/min，沉淀時間15 min。在此條件下，測定濁度的去除率，如表3。

表3 PFS投加量對濁度去除率的影響

由表3可知，在投加量為7 mL時，濁度的去除率最高。投加量少時，混凝效果不充分，懸浮物不能完全混凝沉淀；投加量適中時，膠體及懸浮物可快速脫穩(wěn)并凝聚；投加量過大時，則會造成膠體復穩(wěn)，沉淀效果變差[12～14]。因此，取PFS的最佳投加量為7 mL。

3.3 PAM投加量對濁度去除率的影響

取5份1000 mL水樣，PFS的投加量為7 mL，PAM的投加量分別為3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL，攪拌機轉(zhuǎn)速為600 r/min，沉淀時間15 min。在此條件下，測定濁度的去除率，如表4。

表4 PAM投加量對濁度去除率的影響

由表4可知，加入PAM后，濁度去除率有所提高，這主要是通過PAM中鏈狀高分子物質(zhì)的吸附架橋作用起到助凝作用，在PAM的投加量為4 mL時，濁度的去除率最高，當投加量繼續(xù)增加時，去除率反而下降，這是因為當投加量過多時，會造成膠體顆粒復穩(wěn)[15]。在本次試驗中，取PAM的最佳投加量為4 mL。

3.4 轉(zhuǎn)速對濁度去除率的影響

取5份1000 mL水樣，PFS的投加量為7 mL，PAM的最佳投加量為4 mL，攪拌機轉(zhuǎn)速為200 r/min、300 r/min、400 r/min、500 r/min、600 r/min，攪拌時間30 s，沉淀時間15 min。在此條件下，測定濁度的去除率，如表5。

表5 轉(zhuǎn)速對濁度去除率的影響

由表5可知，隨著攪拌機轉(zhuǎn)速的增加，濁度去除率也在逐漸提高，出水效果越來越好，當攪拌機轉(zhuǎn)速達到600 r/min時，去除率最高，所以最佳轉(zhuǎn)速n=600 r/min。

3.5 沉淀時間對濁度去除率的影響

取5份1000 mL水樣，PFS的投加量分別為7 mL，PAM的最佳投加量為4 mL，攪拌機轉(zhuǎn)速為600 r/min，攪拌時間30 s，沉淀時間取5 min、10 min、15 min、20 min、25 min。在此條件下，測定濁度的去除率，如表6。

由表6可知，隨著沉淀時間的增加，濁度的去除率在逐漸提高，當沉淀時間達到15 min之后，隨著沉淀時間的延長，濁度去除率沒有變化，因此，可以選擇15 min作為最佳沉淀時間。

表6 沉淀時間對濁度去除率的影響

4 結(jié)論與建議

(1)在水樣中分別投加5 mL、6 mL、7 mL的PAC和PFS進行混凝實驗，攪拌機轉(zhuǎn)速為600 r/min，沉淀時間為15 min，實驗結(jié)果表明，PFS的平均去除率高于PAC，說明PFS的混凝效果優(yōu)于PAC。

(2)以污水廠的原水作為實驗用水，當100 g/L聚合硫酸鐵(PFS)投加量為7 mL，3 g/L聚丙烯酰胺(PAM)投加量為4 mL，攪拌速度為600 r/min，沉淀時間為15 min時，濁度的去除率最高，為99.87%，此時混凝沉淀效果最好。

(3)在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，當加入PAM后，相比只投加PFS時，濁度的去除率由99.68%提高到99.87%，提高幅度不大，且上清液濁度均在1NTU以下，如果僅從濁度去除率考慮，可以不加PAM。

(4)對于攪拌速度，當達到400 r/min后，濁度去除率均在99%以上，隨著攪拌速度增加，去除率雖有增加，但并不明顯，如果從節(jié)能角度考慮的話，可以考慮將最佳攪拌速度設(shè)定在400 r/min。