复配絮凝剂在城市生活污水处理中的应用

祁风琴

(新疆巴音郭楞职业技术学院,新疆库尔勒 841000)

目前国内每年工业用水、城市给水、污水处理需要大量的絮凝剂。无机高分子絮凝剂与有机高分子絮凝剂各有其自身的优点，若将其复配使用[1]，则会优势互补，协同增效。主要体现在:无机高分子絮凝剂吸附架桥能力较弱，而有机高分子絮凝剂的加入会弥补这一弱点，使得絮凝剂的絮凝性能提高；絮体的形成速度加快，体积更大，沉降性能更好；絮凝的有效pH范围会变宽；絮凝剂的投量会减少，处理成本会降低。基于此，笔者将聚合氯化铝铁(PAFC)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复配，利用絮凝搅拌试验(烧杯试验法)考察其絮凝性能，得出了最优复配用量。

1　试验方法

1.1　原料及仪器

自制的聚合氯化铝铁(PAFC)[2-3]，碱化度B(B=[OH]/[Al+Fe])=2.0,nAl∶nFe为9∶2，pH(1%水溶液)为3.5～5.0，测定Al2O3含量为14%～20%，盐基度为31%～86%。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，市售，阳离子度为30%。分别将PAFC、CPAM配制成为1 g/L的溶液。

试验所用水样为库尔勒市开发区某生活污水排污处, 水质指标为: 浊度280 NTU, pH 7.56，电导率0.84×103μs/cm，色差 37。

JJ-4型六联升降电动搅拌器，搅拌杯，计时器，温度计和浊度仪，721-A型分光光度计，比色皿，玻璃棒，移液管，洗瓶，容量瓶等。

1.2　试验方法

采用烧杯试验法[4]对生活污水进行絮凝试验。取500 mL生活污水溶于1 000 mL烧杯中。在高速搅拌下分别加入准确称量的PAFC、CPAM，或一种试剂加入后，继续搅拌2 min，再加入另一种试剂，调速至75～100 r/min搅拌10 min左右，再以50 r/min慢速搅拌5 min，静置沉降5～10 min，用移液管在液面下3 cm处取上清液测定其浊度。浊度测定用分光光度法。[5]

2　结果与讨论

2.1　单一絮凝剂对生活污水絮凝效果的影响

2.1.1PAFC对絮凝效果的影响

PAFC用于处理生活污水，考察不同的投加量对生活污水的絮凝效果。试验结果见图1。对于组分比较复杂、浊度大的生活污水，PAFC的投加量较大，但除浊率不太理想，在投加量为50 mg/L时浊度去除率较好，达到91.2%。

图1　PAFC投加量对去除率的影响

2.1.2CPAM对絮凝效果的影响

CPAM用于处理生活污水，考察不同的投加量对生活污水的絮凝效果。试验结果见图2。

图2　CPAM投加量对去除率的影响

由图2可看出，与PAFC相比，CPAM的投加量较小，在6 mg/L后基本趋于平缓，在10 mg/L时效果最好，浊度去除率达到了98.2%。

2.2　复配絮凝剂对絮凝效果的影响

2.2.1PAFC投加量对絮凝效果的影响

单独使用CPAM时，CPAM投加量为10 mg/L时，除浊率最高。复配使用时，从经济和絮凝效果考虑，选定CPAM投加量为6 mg/L，在水样中投加不同量的PAFC絮凝剂，考察在PAFC与有机絮凝剂CPAM的协同作用。结果见图3。

图3　复配时PAFC投加量对絮凝效果的影响

从图3可看出，PAFC与CPAM协同作用的处理效果要比单独使用PAFC、 CPAM的处理效果均好,且在PAFC投加量为30 mg/L左右时，絮体成长快、颗粒大、沉降速度快。

2.2.2CPAM投加量对絮凝效果的影响

固定PAFC的最佳投加量为30 mg/L，试验确定CPAM的最佳投加量，其结果见图4。在PAFC的投入量为30 mg/L时，加入不同量的CPAM会使除浊率明显升高，但是随着CPAM用量的增加，除浊率呈现下降趋势。CPAM投入量过小，效果不理想，所以，复配时CPAM的最佳投加量为4 mg/L。

图4　复配时CPAM投加量对絮凝效果的影响

2.3　生活污水pH值对絮凝效果的影响

调节生活污水pH值，以PAFC投加量30 mg/L，CPAM为4 mg/L作为最佳用量，考察最佳的pH适用范围，结果见图5。

图5　pH值对絮凝效果的影响

从图5可以看出，随着生活污水pH的升高，去除率逐渐增加，pH为6和8时去除率达97%。继续增加呈下降的趋势，pH在4～10都有较好的去除率，说明PAFC与CPAM在协同的作用下有较宽的pH适用范围。

2.4　加药顺序对絮凝效果的影响

固定PAFC用量为30 mg/L，CPAM用量为4 mg/L，改变加药顺序,进行混凝试验,考察加药顺序对处理效果的影响,其结果见表1。

表1　投加顺序对絮凝效果的影响

由表1可以看出，最佳的加药方式是先加无机絮凝剂PAFC，后加CPAM。这是由于污水中颗粒带有负电荷,首先加入的PAFC起到电性中和、压缩双电层的作用,使颗粒的Zeta电位下降，斥力减少，近而结合成小的絮体; 此时加入CPAM ，其高分子长链将与小的絮体颗粒发生吸附，使小絮体通过高分子长链连接成大絮体，即高分子絮凝剂的“吸附架桥”作用，其作用的结果不仅使絮体颗粒变大,而且通过大絮体沉降过程中的“卷扫”作用,提高了絮凝处理效果[6]。

3　结论

1)PAFC、CPAM复配的絮凝性能明显优于单一絮凝剂，具有用量少、成本低、pH值适应范围广等优点。其最优加量为：PAFC为30 mg/L，CPAM为4 mg/L，复配使用时浊度去除率最高达99%。无机有机复合絮凝剂是高效的絮凝剂，其研究开发顺应了絮凝剂向复合型发展的趋势，在水处理领域中将具有极其广阔的应用前景。

2)PAFC、CPAM复配处理生活水的混凝试验中，最佳的加药方式是先加无机絮凝剂PAFC，后加有机絮凝剂CPAM，使用该复配絮凝剂处理过的生活污水可用作绿化水，实现水资源循环利用。

[1]赵立志, 杜国勇, 冯英, 等. 水处理中的无机混凝剂与有机絮凝剂的协同作用[J],化工时刊，2005,19(1):21-25.

[2]胡俊虎，刘喜元，李晓宏，等. 复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)的合成及其应用[J]，环境化学，2007，26(1)：35-38.

[3]章兴华，周丽芸.聚合氯化铝铁的制备及应用[J].贵州化工，2001，26(2)：17-19.

[4]林乔元.麦草浆黑液治理及其中段废水达标排放技术的评价[J].中国造纸，1999(1):750-55.

[5]王东升.无机高分子絮凝剂的作用机理与计算模式[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，1999.

[6]任洁,王闯,邵志刚.上海合流污水物化法强化一级处理的中试研究[J].给水排水,1999,25(9):8-9.

[7]沈澄英，骆丽君. 用正交试验法研究聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺对印染废水混凝处理效果的影响[J].贵州化工，2004，29(1)：10-12.