復(fù)合無(wú)機(jī)混凝劑處理二級(jí)出水影響因素實(shí)驗(yàn)研究

李 旺

（濰坊科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，山東 壽光，262700）

復(fù)合無(wú)機(jī)混凝劑處理二級(jí)出水影響因素實(shí)驗(yàn)研究

李 旺

（濰坊科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，山東 壽光，262700）

目前，在城市給水和廢水處理中，混凝過(guò)程是應(yīng)用最為普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文以混凝效果較好的復(fù)合無(wú)機(jī)混凝劑聚合氯化鋁和硫酸鋁為代表，研究影響無(wú)機(jī)混凝劑處理效果的幾個(gè)主要因素，并確定本實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)到最佳混凝效果的因素?cái)?shù)值范圍。

混凝 復(fù)合無(wú)機(jī)混凝劑 影響因素

1 實(shí)驗(yàn)背景

目前，在城市給水和廢水處理中，混凝過(guò)程是應(yīng)用最為普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1]。混凝劑的投加正確與否決定著混凝效果的好壞，在給水處理方面混凝的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但是作為污水深度處理的工藝還處于初級(jí)階段，也缺乏足夠的參考數(shù)據(jù)。

因此，本文以混凝效果較好的復(fù)合無(wú)機(jī)混凝劑聚合氯化鋁和硫酸鋁為代表[2]，研究影響無(wú)機(jī)混凝劑處理效果的幾個(gè)主要因素。本試驗(yàn)選取了溫度、pH值、攪拌速度、攪拌時(shí)間、沉降時(shí)間五個(gè)因素來(lái)分析[3]，并確定本實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)到最佳混凝效果的因素?cái)?shù)值范圍。

2 實(shí)驗(yàn)條件

2.1 混凝劑的種類(lèi)、用量及配合比

AC1：氯化鋁 （結(jié)晶體，分析純，含量不少于97.0%）

AC2:硫酸鋁（結(jié)晶粉末，分析純，含量不少于99.0%）

PAC:聚合氯化鋁（分析純，深黃色固體，氧化鋁含量不少于28.0%）

PAM:聚丙烯酰胺（分子量在300萬(wàn)以上）

通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)[4]可確定本試驗(yàn)條件下適合二級(jí)出水的最佳復(fù)合混凝劑的投藥量為：

PAC＋AC2＋PAM＝（10＋20＋0.1）mg/L；

2.2 儀器與設(shè)備

試驗(yàn)所用的儀器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)所用的儀器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2.3 試驗(yàn)原水水質(zhì)

試驗(yàn)期間所用的原水水質(zhì)條件見(jiàn)表2。

2.4 試驗(yàn)條件

混合：t=1.0 min;n=300r/min

反應(yīng)：t=10min;n=70r/min;

沉淀：t=30min

2.5 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法

試驗(yàn)所用的測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)所用的測(cè)試指標(biāo)及測(cè)試方法

3 試驗(yàn)步驟

（1） 溫度

將試驗(yàn)所用的二級(jí)出水用水浴鍋分別加熱到15℃、20℃、25℃、35℃、45℃、65℃，分別稱(chēng)取 10mg 聚鋁和20mg硫酸鋁復(fù)合后投加到達(dá)到上述溫度的1L二級(jí)出水中，置于六聯(lián)攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min的速度慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測(cè)其濁度、COD-cr、總磷，確定本復(fù)合混凝劑的最佳混凝水溫范圍，并研究溫度對(duì)混凝效果的影響。

（2） pH 值

取六個(gè)1000ml的燒杯，分別加入試驗(yàn)所用的污水廠二級(jí)出水，調(diào)節(jié)各燒杯的pH值分別為：3.5，6.5，7.5，8.5，10.5，11.5，稱(chēng)取 10mg 聚鋁和 20mg硫酸鋁復(fù)合后分別投加到燒杯中，置于六聯(lián)攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min的速度慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測(cè)其濁度、CODcr、總磷，確定本復(fù)合混凝劑的最佳pH值范圍，并分析pH值對(duì)混凝效果的影響。

（3） 攪拌速度

分別稱(chēng)取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復(fù)合后投加到達(dá)到1L二級(jí)出水中，置于六聯(lián)攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用不同的速度40r/min、55r/min、70r/min、85r/min、100r/min、120r/min 慢攪10分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測(cè)其濁度、CODCr、總磷，確定本復(fù)合混凝劑的最佳攪拌速度范圍，并分析攪拌速度對(duì)混凝效果的影響。

（4） 攪拌時(shí)間

分別稱(chēng)取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復(fù)合后投加到1L二級(jí)出水中，置于六聯(lián)攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min慢攪5分鐘、10分鐘、15分鐘、25分鐘、35分鐘，靜置30分鐘左右。取上清液檢測(cè)其濁度、CODCr、總磷，確定本復(fù)合混凝劑的最佳攪拌時(shí)間范圍，并分析攪拌時(shí)間對(duì)混凝效果的影響。

（5） 沉降時(shí)間

分別稱(chēng)取10mg聚鋁和20mg硫酸鋁復(fù)合后投加到1L二級(jí)出水中，置于六聯(lián)攪拌器上攪拌。先采用300r/min快攪1分鐘，后采用70r/min慢攪10分鐘，分別靜置10分鐘、30分鐘、60分鐘、80分鐘、100分鐘。取上清液檢測(cè)其濁度、CODCr、總磷，確定本復(fù)合混凝劑的最佳沉降時(shí)間范圍。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及原理分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4所示。

由表4可知，當(dāng)水溫在20℃～25℃范圍內(nèi)時(shí)混凝效果最好。此時(shí)，濁度由原來(lái)的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率達(dá)到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.61mg/L，去除率達(dá)到64.2%；總磷的去除率達(dá)到48.5%，由原水的2.0mg/L降低到1.03mg/L。

原水pH值的最佳值為7.5左右，此時(shí)，濁度的去除率為92.3%；CODCr的去除率為63.8%；總磷的去除率為48.5%。

混凝處理的最佳慢攪速度為 70～80r/min左右。此時(shí)，濁度由原來(lái)的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率達(dá)到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.85mg/L，去除率達(dá)到64%；總磷的去除率達(dá)到48.3%，由原水的2.0mg/L降低到1.034mg/L。

混凝處理的最佳慢攪時(shí)間為10～15分鐘左右。此時(shí)，濁度由原來(lái)的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率達(dá)到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.04mg/L，去除率達(dá)到63.6%；總磷的去除率達(dá)到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

混凝處理的最佳沉降時(shí)間為30分鐘左右。超過(guò)此時(shí)間時(shí)，去除率不再變化。此時(shí)，濁度由原來(lái)的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率達(dá)到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.18mg/L，去除率達(dá)到63.3%；總磷的去除率達(dá)到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

4.2 原理分析

4.2.1 溫度的影響

溫度是影響混凝的重要因素之一。 溫度對(duì)濁度的去除影響較大。當(dāng)水溫處在20℃左右時(shí)處理效果最好。當(dāng)溫度升高時(shí)，由于絮凝反應(yīng)增大導(dǎo)致微小的絮體增加，濁度會(huì)有增大的趨勢(shì)。當(dāng)水溫處在20℃時(shí)除磷的效果較好。隨著溫度升高整體上磷的去除率先降后升高，這是因?yàn)殡S著溫度增加，絮凝反應(yīng)加快，濁度增加，混凝劑與膠體的吸附作用加強(qiáng)，與磷的反應(yīng)減少，隨著溫度進(jìn)一步升高，絮凝作用加大，除磷的效果增強(qiáng)。隨著水溫的升高，CODcr的去除率也慢慢升高，但總體變化不大，這是由于溫度升高絮凝作用加強(qiáng)的緣故。

4.2.2 pH值的影響

圖1 溫度對(duì)混凝處理效果的影響

圖2 pH值對(duì)混凝處理效果的影響

pH值對(duì)混凝效果的影響較為明顯。對(duì)二級(jí)出水的混凝處理，存在一個(gè)適宜的pH范圍才有利于反應(yīng)的進(jìn)行。通過(guò)試驗(yàn)曲線得出，當(dāng)pH值范圍在7.0～7.5左右時(shí)除污染物的效果較好，最佳值在7.5左右。

4.2.3 攪拌速度的影響

圖3 攪拌速度對(duì)混凝處理效果的影響

攪拌速度對(duì)混凝除磷影響并不大。但對(duì)濁度和CODCr的去除有影響。對(duì)濁度的去除存在一個(gè)最佳攪拌速度范圍，為70～80r/min左右。超過(guò)此范圍，出水的濁度會(huì)升高，CODCr的去除也有略微下降的趨勢(shì)?？赡芤?yàn)閿嚢杷俣冗^(guò)大不利于大片絮凝體的形成導(dǎo)致出水水質(zhì)變差。

4.2.4 攪拌時(shí)間的影響

圖4 攪拌時(shí)間對(duì)混凝處理效果的影響

攪拌時(shí)間對(duì)濁度的去除影響較大，隨著時(shí)間的增加，濁度去除率先增大后減小。這是因?yàn)殡S著攪拌時(shí)間加長(zhǎng)，有利于絮凝體的形成，濁度去除率升高，而超過(guò)一定的時(shí)間后，混凝形成的大片絮體被攪碎，這時(shí)不僅不利于濁度的去處，反而會(huì)增加濁度。

而它對(duì)磷和CODCr的去除影響同樣如此。

4.2.5 沉降時(shí)間的影響

圖5 沉降時(shí)間對(duì)混凝處理效果的影響

當(dāng)沉降時(shí)間超過(guò)30分鐘后，各污染物的去除率不再增加，趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)論

1）由試驗(yàn)結(jié)果得知，溫度、pH值、攪拌速度、攪拌時(shí)間、沉降時(shí)間對(duì)混凝效果都有著較大的影響。

2）各影響因素的最佳值范圍如下：

混凝處理的最佳水溫范圍為20℃～25℃，混凝處理的最佳pH值范圍為7.5左右，混凝處理的最佳慢攪速度為70～80r/min左右。

混凝處理的最佳慢攪時(shí)間為10～15分鐘左右。

混凝處理的最佳沉降時(shí)間為30分鐘左右。

［1］金兆豐.21世紀(jì)的水處理.化學(xué)工業(yè)出版社，2000，42～50;

［2］張?jiān)?關(guān)于我國(guó)淡水資源可持續(xù)利用問(wèn)題——在全國(guó)政協(xié)人口資源環(huán)境委員會(huì)專(zhuān)題會(huì)上的匯報(bào),2;

［3］張延輝，李雪花等.二級(jí)出水回用處理工藝研究及應(yīng)用.環(huán)境工程，1999，17(1):7～10；

2012－6－28

論著