凹凸棒石與聚合氯化鋁組合處理市政污水的研究

文/池俊杰 陳方鑫

(1.合肥通用機械研究院有限公司；2.北京淶澈科技發(fā)展有限公司）

一、概述

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污水處理項目的提標改造日益受到重視，據(jù)統(tǒng)計，若將現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水廠全部提升改造到準IV 類，按準IV 類和GB 18918—2002標準限值之差推斷，未來我國污水深度處理需求市場巨大[1]。其中磷作為污水治理重點指標以及導致水體富營養(yǎng)化最主要的限制因子之一[2]，更是受到廣泛的關(guān)注。

聚合氯化鋁（PAC）作為目前主要使用的水質(zhì)處理藥劑，具有適用范圍廣、價格低廉等特點，應(yīng)用廣泛。但是在水質(zhì)處理過程中，單一藥劑往往受到制約，不同的藥劑組合使用則會優(yōu)勢互補。凹凸棒石作為一類重要的黏土礦物資源，廣泛分布于天然土壤和沉積物中，由于其具有較大的比表面積、性質(zhì)相對穩(wěn)定，有優(yōu)良的表面吸附和離子交換性能，且原材料價格低廉，常用來針對污水的有機污染及水體富營養(yǎng)化治理[3]。雖然凹凸棒石在水體富營養(yǎng)化和控制底泥磷的研究已有較多的文獻報道，但缺乏對其與聚合氯化鋁的組合對市政污水的治理效果的研究[4]。本文通過中試探究凹凸棒石的添加量對市政污水除磷、降濁的影響，為將來可能的研究拓展方向。

二、中試裝置

中試裝置如圖1 所示，該裝置的有效反應(yīng)體積為2.4 m3。原水設(shè)計濁度為60～70 NTU，總磷（TP）5 mg/L，化學需氧量（COD）100 mg/L，pH 值7.05，水溫21℃，設(shè)計進水量1.5 t/h。聚合氯化鋁的添加量為4 mg/L，凹凸棒石的添加量分別為10 mg/L、20 mg/L 和30 mg/L。

圖1 中試裝置圖

三、結(jié)果與討論

1.除磷效果

實驗組原水在流經(jīng)反應(yīng)裝置后，pH 值7.1～7.5，反應(yīng)前后沒有發(fā)生明顯的變化，說明凹凸棒石和PAC 組合體系對pH 值影響較小。圖2 是總磷去除效果圖，由圖2 可以看出，單獨使用PAC 實驗組的出水TP 為1.5 mg/L，不能滿足出水水質(zhì)標準的要求，說明單一的無機絮凝劑難以保證系統(tǒng)總磷的去除效果。添加了凹凸棒石的實驗組均能有效地改善系統(tǒng)總磷的去除效果，其中添加量為20 mg/L 的凹凸棒石與PAC 組合體系對TP 去除效果最好，出水TP 為0.2 mg/L，去除率為96%，滿足國家城市污水排放標準（GB 18918—2002）一級A 標準。

圖2 總磷去除效果

2.降濁效果

進水濁度的去除效果如圖3 所示，平均為67 NTU，實驗中各組的出水濁度均有所降低。其中單獨PAC 的實驗組出水濁度為28 NTU，在添加了凹凸棒石之后，濁度去除效率明顯提高，其中添加20 mg/L 的凹凸棒石實驗組，出水濁度為8 NTU，去除效率92%。但是隨著凹凸棒石添加量的增加，出水濁度并未有效降低，說明在增加凹凸棒石添加量的同時應(yīng)相應(yīng)增加PAC 的添加量，以免大量的微小絮體顆粒不能及時形成較大絮體沉淀分離，影響出水水質(zhì)[5]。

圖3 濁度去除效果

3.有機物去除效果

中試過程中有機物去除效果如圖4 所示。從圖4可以看出，中試期間進水的有機物濃度以COD 表示為100 mg/L，單一添加PAC 的實驗組出水COD 為78 mg/L，去除率為22%，明顯低于添加凹凸棒石的實驗組。其中添加量為20 mg/L 的凹凸棒石實驗組COD 去除率最高，達到62%，出水COD 能夠滿足后續(xù)處理需求。凹凸棒石的添加量為30 mg/L 時，有機物的去除率并沒有增加，其原因可能是出水濁度升高，懸浮物性有機污染物增大，導致出水的有機物濃度相應(yīng)增加。

圖4 有機物去除效果

四、結(jié)論

通過市政污水廠現(xiàn)場中試，在對單一藥劑PAC、PAC 與凹凸棒石黏土礦物組合使用研究對比的基礎(chǔ)上，確定相對于單一PAC，采用PAC 與凹凸棒石組合使用可有效改善污水處理的除磷、降濁效果，去除效率分別達到96%和92%，但對有機物去除效率并不高，僅能達到60%左右。同時研究還發(fā)現(xiàn)，在保證去除效果的前提下，隨著凹凸棒石的添加量的增加，也應(yīng)同步增加PAC 的添加量，否則會因為大量形成的懸浮絮體不能及時沉淀分離而導致出水濁度及有機物濃度的升高。