生活污水強化混凝工藝試驗研究

爾天漪

摘 要：采用混凝沉淀工藝，以聚合氯化鋁（PAC）和硫酸鋁為混凝劑，對某地生活污水進行強化混凝試驗研究。首先以PAC作為混凝劑確定最佳混凝條件為快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min，在其基礎上進一步確定PAC和硫酸鋁最佳混凝劑投加量分別為95mg/L和125mg/L；最后研究了不同pH值下PAC和硫酸鋁對原水中污染物的去除效果，其適宜的pH值范圍為6.5-7.5。PAC作為混凝劑時，調整原水pH值為7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸鋁作為混凝劑時，調整原水pH為7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%。

關鍵詞：生活污水；強化混凝；工藝試驗

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0020-02

1 前言

強化混凝是在常規混凝基礎上發展出來的一項技術，它是指通過藥劑的匹配、改善和混凝工藝的優化，增大絮體對水中超微細顆粒的碰撞、吸附和脫除作用，降低出水濁度同時提高有機物及其它污染物質的去除率，通過改善混凝條件提高出水水質[1]。強化混凝技術的研究國內外文獻都有大量的研究報道，并有很多成功的實例[2-5]。美國落杉磯市的Hyperion污水處理廠采用一種陰離子高聚物與FeCl3復配劑處理城市污水，連續運行6年，SS和BODS的一級處理去除率穩定在83%和51%左右，同時對磷和重金屬的去除效果也很好，而其基建費和運行費卻只有二級處理廠的30%左右[6]；上海市在建的兩個超大型污水處理廠竹園污水處理廠（一期）與白龍港污水處理廠（設計口處理能力分別為170萬m3與130萬m3）也采用以強化混凝為主的處理工藝流程[7]。強化混凝是僅次于生化處理的污水處理主流技術，由于其具有工藝簡單、處理成本低等優點，特別適合處理小城鎮及農村生活污水。

本文通過試驗研究，對常用混凝劑PAC和硫酸鋁進行最佳混凝條件和最佳投加量的確定，在此基礎上進一步研究不同pH下混凝去除效果，為高效澄清池采用強化混凝工藝處理中小城鎮與農村生活污水提供參考。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：多參數水質分析儀5B-3B（V8），TDT-2便攜式濁度測定儀，pHS-3C精密pH計，JJ-4A六聯同步電動攪拌器，紫外可見分光光度計UV2600，0.45μm微孔濾膜。

試劑：驗所需藥品包括聚合氯化鋁（PAC）和硫酸鋁，均配制成為5g/L的溶液備用。

2.2 原水水質

試驗水樣來源于某一溝渠生活污水排放口，其水質指標為：原水濁度為61.87NTU、COD為179.82mg/L、總磷為5.28mg/L、總氮為24.19mg/L、氨氮為15.89mg/L、pH為8.89，水溫為20℃。

2.3 實驗方法

采用混凝攪拌試驗確定最佳混凝水力條件，在攪拌速度、時間一定，原水pH、COD、TP、SS等各項指標一定的條件下，進行單一混凝劑最佳投加量的試驗，考察投加不同的混凝劑對COD、TP、SS等主要指標的去除效果，確定混凝劑最佳投加量，通過投加0.2mol/L的HC1或NaOH調節污水的pH值，按最佳投藥量投加混凝劑，研究pH值對強化混凝效果的影響。水樣的COD、TP、TN均用多參數水質分析儀測定，氨氮是用納氏試劑分光光度法在波長420nm處測定的。

3 結果與討論

3.1 最佳混凝條件的確定

將300ml的原水水樣置于500ml的燒杯，加入并一定量的PAC，在一定的攪拌條件下進行混凝，混凝結束后，靜沉30min后取上清液進行水質分析。設定六聯攪拌器轉動方案如表1所示。

攪拌結束，靜沉30min后觀察混凝效果并取上清液測定水質，測定結果如表2所示。

從表2可以看出，攪拌方案2為優化方案，即采用快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min為最佳攪拌方案，在PAC投藥量為50mg/L時，濁度去除率為70.7%，COD去除率為54.8%，TP去除率為68.9%。

3.2 混凝劑最佳投加量的確定

在最佳混凝攪拌方案下，進行單一混凝劑最佳投加量的試驗，以濁度、TP，COD去除率為指標確定PAC和硫酸鋁的最佳投加量，由實驗結果可繪制PAC和硫酸鋁在不同投加量下各水質指標的去除率曲線，如圖1和圖2所示。

由圖1知，濁度、COD、TP、NH3-N的去除率均隨PAC投加量的增加而增大。當PAC投加量增至95mg/L后，濁度與TP去除率基本保持不變，濁度去除率維持在93%以上，TP去除率維持在83%以上，這可能是由于PAC混凝劑投量過多，產生了膠體保護，使得絮凝效果改善有限，COD去除率隨著投藥量的增大，整體上呈上升趨勢，但在95mg/L后，曲線趨于平緩，上升幅度明顯減小，這時投藥量的增加對COD的去除率貢獻明顯減小。NH3-N的去除率整體上隨著PAC投藥量的增大而增加，在125mg/L時達到最大，為39%。綜合考慮各項水質指標去除率，采用PAC作為絮凝劑，投量95mg/L為最佳投加量，此時濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。

由圖2知，濁度、COD、TP、NH3-N的去除率整體上隨硫酸鋁投加量的增加而增大。當硫酸鋁投加量增至125mg/L時，濁度去除率達到最大值95.3%，COD去除率達到最大值59.1%，TP去除率達到最大值69.7%，NH3-N去除率隨著硫酸鋁投加量的增大而增大，綜合考慮各項水質指標去除率，采用硫酸鋁作為絮凝劑，投量125mg/L為最佳投加量，此時濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。與絮凝劑PAC比較，可以看出，硫酸鋁作為混凝劑其最佳投加量較大，且在最佳投加量下，COD去除率和TP去除率分別小于PAC最佳投加量下的去除率。

3.3 不同pH值條件下混凝沉淀對主要污染物去除效果比較

有研究認為，對于混凝過程中COD的去除而言，pH所發揮的作用大于混凝劑投加量，是COD去除的決定性因素。本試驗用0.2mol/L的HCl或NaOH溶液調節出水pH值在5.5、6.5、7.5、8.5、8.89、9.5、10.5，分別考察PAC以及硫酸鋁在最佳投加量時污水污染物的去除效果，并繪制PAC和硫酸鋁在各自最佳投加量時各污染物的去除率隨著pH值的變化的關系曲線圖，如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，pH值在6.5-7.5范圍內時，濁度、COD、TP的去除率均達到較高水平。對于PAC，在PH值為7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下投加去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，對于硫酸鋁，在PH值為7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%，因此通過調節pH值可以提高水質指標的去除率。從圖3和圖4還可以看出，無論是PAC還是硫酸鋁，NH3-N的去除率均隨著pH值的增高而增高，這是由于隨著pH值的增大，水中NH3-N的形態發生變化，由氨離子轉變為氨分子，使得其去除率提高。

4 結語

（1）原水濁度為61.87NTU、COD為179.82mg/L、總磷為5.28mg/L、總氮為24.19mg/L、氨氮為15.89mg/L、pH為8.89，水溫為20℃，采用PAC作為混凝劑，試驗最佳的攪拌條件采用快速攪拌300r/min0.5min，中速攪拌200r/min5min，慢速攪拌80r/min15min，PAC最佳投加量為95mg/L，此時濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。硫酸鋁作為絮凝劑，投量125mg/L為最佳投加量，此時濁度、COD、TP、NH3-N去除率分別為95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。

（2）pH值是影響濁度和COD的去除效果的關鍵因素，調整pH值可以提高濁度、COD以及氨氮的去除率。PAC和硫酸鋁作為混凝劑時，pH值在6.5-7.5范圍內時，濁度、COD、TP的去除率均達到較高水平。PAC作為混凝劑時，在pH值7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為97.1%、70.3%、85.3%，比原水條件下去除率分別增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸鋁作為混凝劑時，PH值為7.5時，濁度、COD、TP去除率分別為86.2%、55.8%、70.8%，比原水條件下投加去除率分別增加了5.5%、6.5%和3.0%。

（3）對生活污水強化混凝的試驗優化研究，試驗數據可以為農村及小城鎮的生活污水采用強化混凝工藝提供技術支撐，提高強化混工藝處理的出水水質，節省混凝藥劑費用。

參考文獻

[1]姜婷婷.臭氧強化混凝深度處理城市污水處理廠二級出水試驗研究[D].青島理工大學，2010.

[2]劉玉哲，胡鋒平，楊競，等.強化混凝技術處理生活污水的試驗研究[J].環境科學與技術，2011，34，（6）：132-136.

[3]李羚，劉翔，李光日，等.強化混凝SBR工藝處理生活污水實驗研究[J].長春理工大學學報（自然科學版），2014，（2）：159-163.