复合无机混凝剂处理二级出水影响因素实验研究

李 旺

（潍坊科技学院 建筑工程学院，山东 寿光，262700）

复合无机混凝剂处理二级出水影响因素实验研究

李 旺

（潍坊科技学院 建筑工程学院，山东 寿光，262700）

目前，在城市给水和废水处理中，混凝过程是应用最为普遍的关键环节之一。本文以混凝效果较好的复合无机混凝剂聚合氯化铝和硫酸铝为代表，研究影响无机混凝剂处理效果的几个主要因素，并确定本实验条件下达到最佳混凝效果的因素数值范围。

混凝 复合无机混凝剂 影响因素

1 实验背景

目前，在城市给水和废水处理中，混凝过程是应用最为普遍的关键环节之一[1]。混凝剂的投加正确与否决定着混凝效果的好坏，在给水处理方面混凝的应用已经较为成熟，但是作为污水深度处理的工艺还处于初级阶段，也缺乏足够的参考数据。

因此，本文以混凝效果较好的复合无机混凝剂聚合氯化铝和硫酸铝为代表[2]，研究影响无机混凝剂处理效果的几个主要因素。本试验选取了温度、pH值、搅拌速度、搅拌时间、沉降时间五个因素来分析[3]，并确定本实验条件下达到最佳混凝效果的因素数值范围。

2 实验条件

2.1 混凝剂的种类、用量及配合比

AC1：氯化铝 （结晶体，分析纯，含量不少于97.0%）

AC2:硫酸铝（结晶粉末，分析纯，含量不少于99.0%）

PAC:聚合氯化铝（分析纯，深黄色固体，氧化铝含量不少于28.0%）

PAM:聚丙烯酰胺（分子量在300万以上）

通过静态试验[4]可确定本试验条件下适合二级出水的最佳复合混凝剂的投药量为：

PAC＋AC2＋PAM＝（10＋20＋0.1）mg/L；

2.2 仪器与设备

试验所用的仪器与实验设备见表1。

表1 试验所用的仪器与实验设备

2.3 试验原水水质

试验期间所用的原水水质条件见表2。

2.4 试验条件

混合：t=1.0 min;n=300r/min

反应：t=10min;n=70r/min;

沉淀：t=30min

2.5 测试指标和测试方法

试验所用的测试指标和测试方法见表3。

表3 试验所用的测试指标及测试方法

3 试验步骤

（1） 温度

将试验所用的二级出水用水浴锅分别加热到15℃、20℃、25℃、35℃、45℃、65℃，分别称取 10mg 聚铝和20mg硫酸铝复合后投加到达到上述温度的1L二级出水中，置于六联搅拌器上搅拌。先采用300r/min快搅1分钟，后采用70r/min的速度慢搅10分钟，静置30分钟左右。取上清液检测其浊度、COD-cr、总磷，确定本复合混凝剂的最佳混凝水温范围，并研究温度对混凝效果的影响。

（2） pH 值

取六个1000ml的烧杯，分别加入试验所用的污水厂二级出水，调节各烧杯的pH值分别为：3.5，6.5，7.5，8.5，10.5，11.5，称取 10mg 聚铝和 20mg硫酸铝复合后分别投加到烧杯中，置于六联搅拌器上搅拌。先采用300r/min快搅1分钟，后采用70r/min的速度慢搅10分钟，静置30分钟左右。取上清液检测其浊度、CODcr、总磷，确定本复合混凝剂的最佳pH值范围，并分析pH值对混凝效果的影响。

（3） 搅拌速度

分别称取10mg聚铝和20mg硫酸铝复合后投加到达到1L二级出水中，置于六联搅拌器上搅拌。先采用300r/min快搅1分钟，后采用不同的速度40r/min、55r/min、70r/min、85r/min、100r/min、120r/min 慢搅10分钟，静置30分钟左右。取上清液检测其浊度、CODCr、总磷，确定本复合混凝剂的最佳搅拌速度范围，并分析搅拌速度对混凝效果的影响。

（4） 搅拌时间

分别称取10mg聚铝和20mg硫酸铝复合后投加到1L二级出水中，置于六联搅拌器上搅拌。先采用300r/min快搅1分钟，后采用70r/min慢搅5分钟、10分钟、15分钟、25分钟、35分钟，静置30分钟左右。取上清液检测其浊度、CODCr、总磷，确定本复合混凝剂的最佳搅拌时间范围，并分析搅拌时间对混凝效果的影响。

（5） 沉降时间

分别称取10mg聚铝和20mg硫酸铝复合后投加到1L二级出水中，置于六联搅拌器上搅拌。先采用300r/min快搅1分钟，后采用70r/min慢搅10分钟，分别静置10分钟、30分钟、60分钟、80分钟、100分钟。取上清液检测其浊度、CODCr、总磷，确定本复合混凝剂的最佳沉降时间范围。

4 实验结果及原理分析

4.1 试验结果

试验结果见表4所示。

由表4可知，当水温在20℃～25℃范围内时混凝效果最好。此时，浊度由原来的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率达到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.61mg/L，去除率达到64.2%；总磷的去除率达到48.5%，由原水的2.0mg/L降低到1.03mg/L。

原水pH值的最佳值为7.5左右，此时，浊度的去除率为92.3%；CODCr的去除率为63.8%；总磷的去除率为48.5%。

混凝处理的最佳慢搅速度为 70～80r/min左右。此时，浊度由原来的6.5NUT降低到0.5NUT，去除率达到 92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到16.85mg/L，去除率达到64%；总磷的去除率达到48.3%，由原水的2.0mg/L降低到1.034mg/L。

混凝处理的最佳慢搅时间为10～15分钟左右。此时，浊度由原来的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率达到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.04mg/L，去除率达到63.6%；总磷的去除率达到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

混凝处理的最佳沉降时间为30分钟左右。超过此时间时，去除率不再变化。此时，浊度由原来的6.5NTU降低到0.5NTU，去除率达到92.6%；CODCr由原水的46.8mg/L降低到17.18mg/L，去除率达到63.3%；总磷的去除率达到49%，由原水的2.0mg/L降低到1.02mg/L。

4.2 原理分析

4.2.1 温度的影响

温度是影响混凝的重要因素之一。 温度对浊度的去除影响较大。当水温处在20℃左右时处理效果最好。当温度升高时，由于絮凝反应增大导致微小的絮体增加，浊度会有增大的趋势。当水温处在20℃时除磷的效果较好。随着温度升高整体上磷的去除率先降后升高，这是因为随着温度增加，絮凝反应加快，浊度增加，混凝剂与胶体的吸附作用加强，与磷的反应减少，随着温度进一步升高，絮凝作用加大，除磷的效果增强。随着水温的升高，CODcr的去除率也慢慢升高，但总体变化不大，这是由于温度升高絮凝作用加强的缘故。

4.2.2 pH值的影响

图1 温度对混凝处理效果的影响

图2 pH值对混凝处理效果的影响

pH值对混凝效果的影响较为明显。对二级出水的混凝处理，存在一个适宜的pH范围才有利于反应的进行。通过试验曲线得出，当pH值范围在7.0～7.5左右时除污染物的效果较好，最佳值在7.5左右。

4.2.3 搅拌速度的影响

图3 搅拌速度对混凝处理效果的影响

搅拌速度对混凝除磷影响并不大。但对浊度和CODCr的去除有影响。对浊度的去除存在一个最佳搅拌速度范围，为70～80r/min左右。超过此范围，出水的浊度会升高，CODCr的去除也有略微下降的趋势。可能因为搅拌速度过大不利于大片絮凝体的形成导致出水水质变差。

4.2.4 搅拌时间的影响

图4 搅拌时间对混凝处理效果的影响

搅拌时间对浊度的去除影响较大，随着时间的增加，浊度去除率先增大后减小。这是因为随着搅拌时间加长，有利于絮凝体的形成，浊度去除率升高，而超过一定的时间后，混凝形成的大片絮体被搅碎，这时不仅不利于浊度的去处，反而会增加浊度。

而它对磷和CODCr的去除影响同样如此。

4.2.5 沉降时间的影响

图5 沉降时间对混凝处理效果的影响

当沉降时间超过30分钟后，各污染物的去除率不再增加，趋于稳定。

5 结论

1）由试验结果得知，温度、pH值、搅拌速度、搅拌时间、沉降时间对混凝效果都有着较大的影响。

2）各影响因素的最佳值范围如下：

混凝处理的最佳水温范围为20℃～25℃，混凝处理的最佳pH值范围为7.5左右，混凝处理的最佳慢搅速度为70～80r/min左右。

混凝处理的最佳慢搅时间为10～15分钟左右。

混凝处理的最佳沉降时间为30分钟左右。

［1］金兆丰.21世纪的水处理.化学工业出版社，2000，42～50;

［2］张岳.关于我国淡水资源可持续利用问题——在全国政协人口资源环境委员会专题会上的汇报,2;

［3］张延辉，李雪花等.二级出水回用处理工艺研究及应用.环境工程，1999，17(1):7～10；

2012－6－28

论著