生活污水新型复合絮凝剂的研制

尤琪嘉，彭珊珊，张建成，杨懿仕，曾德芳

（武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉 430070）

生活污水新型复合絮凝剂的研制

尤琪嘉，彭珊珊，张建成，杨懿仕，曾德芳*

（武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉 430070）

将聚氯硫酸铝铁（PAFCS）与阳离子型聚丙烯酰胺（PAM+）复合并加入壳聚糖（CTS）制备新型生活污水絮凝剂。该絮凝剂用于处理普通城市污水的最佳配方比例是V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1，浊度去除率达到了90%以上，COD去除率也能达到75%以上。

絮凝剂；生活污水；聚氯硫酸铝铁；阳离子型聚丙烯酰胺；壳聚糖

我国是世界上人口最多的国家，随着城市人口的骤增、乡村的城镇化和人民生活水平的提高，人均需水量和总需水量不断增加，城市污水总排放量也随之相应增加［1］。絮凝剂的应用在污水处理中占有极其重要的位置。但是，目前被广泛应用的絮凝剂都存在着或多或少的问题，比如成本过高、达不到去除率要求，或者操作复杂运营麻烦。本文所介绍的新型污水处理絮凝剂是以聚氯硫酸铝铁，阳离子型聚丙烯酰胺和壳聚糖为原料制备的复合絮凝剂，具有较高的性价比和市场竞争力。

聚氯硫酸铝铁（PAFCS）兼有铝盐类絮凝剂和铁盐类絮凝剂的特性［2］，具有优良的净水性能和广泛的应用范围［3］，脱色和去除COD的效果均较好［4－5］，SS，COD，硫化物和铬的去除率都很高。阳离子型聚丙烯酰胺具有正电荷密度高、水溶性好、特性黏数易于控制、高效无毒、价格低廉等优点，被广泛用于三次采油、造纸、水处理等领域［6］。壳聚糖是从自然物质中提取并稍经化学改性处理的物质，来源丰富，价格低廉，选择性大，投药量小，安全无毒，可以完成生物降解，无二次污染，不受pH值变化影响［7］。

不同的絮凝剂复合后相互作用，实现优缺点互补，扩大了絮凝剂的使用范围，提高了絮凝效果，还可以降低使用成本。

1 实验部分

1.1 主要实验设备与试剂

721型分光光度计；CS－111自动纯水蒸馏器（上海玻璃仪器厂）；微波消解COD测定仪；磁力搅拌机；GFJO4A型高速分散机；JJ－1型增力电动搅拌器；电子分析天平。

絮凝剂组分1（聚合硫酸铝铁水溶液，质量分数2%）；絮凝剂组分2（阳离子型聚丙烯酰胺水溶液，质量分数0.2%）；絮凝剂组分3（壳聚糖水溶液，质量分数0.2%）；重铬酸钾标准液；试亚铁灵指示溶液；硫酸亚铁铵标准溶液；硫酸银－硫酸催化剂［8］。

1.2 水样

某厂垃圾渗滤液2种；生活污水来自武汉沙湖污水处理厂（浊度为63.1NTU，COD为216.0 mg／L，水温为21～23℃），沙湖湖底水样。

1.3 实验方法

在1 000 mL的烧杯中加入500 mL生活污水水样，按一定比例分别滴入絮凝剂组分1、絮凝剂组分2、絮凝剂组分3，滴完后搅拌水样5～8 min后静置分层，静置10min后便可取上清液水样对水中的COD和SS的去除率进行化验分析，计算浊度去除率。COD的测定采用微波消解法［9］。

2 结果与讨论

2.1 复合絮凝剂各组分的配比对浊度去除率的影响

照实验方法处理生活污水水样，共进行9组实验，其中1～3组改变絮凝剂组分1的加入量，絮凝剂组分2、絮凝剂组分3加入量不变，考察组分1对浊度去除率的影响。4～9组以此类推。实验原水水样浊度为63.1，实验结果见表1～表3。

表1 絮凝剂组分1对浊度去除率的影响Tab.1 Flocculant component 1 on the turbidity removal efficiency

表2 絮凝剂组分2对浊度去除率的影响Tab.2 Flocculant component 2 on the turbidity removal efficiency

表3 絮凝剂组分3对浊度去除率的影响Tab.3 Flocculant component 3 on the turbidity removal efficiency

根据表1～表3数据，将复合絮凝剂各组分的配比对浊度去除率的影响分别制成曲线图，从曲线图分析可以看出处理500mL水样，复合絮凝剂各组分的最佳配比为组分1 0.4 mL、组分2 0.325 mL、组分3 0.05 mL，V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1，浊度去除率最高。

2.2 COD去除率

根据浊度去除率实验结果，选取了3组配方测定COD去除率，分别是①V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶7∶1；②V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1；③；V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6∶1，实验结果见表4。水样COD为216.0 mg／L。

表4 COD去除率实验数据Tab.4 COD removal experimental data

从表4看，复合絮凝剂各组分的配比为V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1时，COD去除率最高。

根据上述实验，可以得出以下结论：复合絮凝剂用于处理生活污水时，各组分的配比为V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1，浊度和COD的去除率可以达到最高值。

武汉沙湖污水厂的水样是典型的生活污水，用本文研制的复合絮凝剂处理该污水，通过放大实验，即每吨污水中加入絮凝剂组分1 1600 mL、絮凝剂组分2 134 mL与絮凝剂组分3 200 mL，浊度去除率达到了90%以上，COD去除率也能达到75%以上。

3 复合絮凝剂成本

PAFCS的市场价格为2.5元／kg，2%水溶液价格约为5×10－5元／kg（水价忽略不计，以下类同）；PAM+价格为1.5元／kg，0.2%水溶液价格约为3×10－6元／kg；CTS价格为150元／kg，0.2 %水溶液价格约为3×10－4元／kg，根据最佳配比，则每吨污水处理中絮凝剂成本为：

1600×5×10－5＋1300×3×10－6＋200×3× 10－4＝0.144元。这个成本对于污水厂家是可以接受的，具备一定的市场竞争力。

4 新型絮凝剂在其他污水处理中的应用

实验过程中，还尝试着将新型复合絮凝剂应用在其他类型的污水处理中，先后实验了该絮凝剂对垃圾渗沥液和沙湖湖底水的处理效果，结果见表5。

表5 复合絮凝剂处理其他类型污水实验结果Tab.5 Results of composite flocculant handle other types of sewage

从表5数据可以看出，新型污水复合絮凝剂在处理高浓度有机污水上，效果不理想，而处理污染物浓度较低的污水效果很好。造成这种结果的原因主要是由于两种污水的污染物种类不同，垃圾渗沥样液中主要污染物是富里酸、腐殖质等大分子有机物，不易形成絮凝体，而沙湖湖底水的主要污染物是各种无机离子、小分子的甘油、胆固醇类物质，很容易被絮凝剂捕集，形成絮凝体。

5 结论

1）研制了一种复合絮凝剂，为聚氯硫酸铝铁（PAFCS）、阳离子型聚丙烯酰胺（PAM+、壳聚糖（CTS）的复合体。配比为V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1。用该复合絮凝剂处理城市生活污水，浊度去除率达到了90%以上，COD去除率也能达到75%以上。处理1吨污水的絮凝剂成本为0.144元。

2）该复合絮凝剂在处理高浓度有机污水上，效果不理想，而处理污染物浓度较低的污水效果很好。

［1］ 周启星，黄国宏.环境生物地球化学及全球环境变化［M］.北京：科学出版社，2001.

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［3］ 许士洪，彭长琪，上官文峰.聚氯硫酸铝铁的制备及絮凝性能研究［J］.环境化学，2005（2）：158－161.

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Preparation of a Novel Composite Flocculant for City Wastewater Treatment

YOU Qi-jia，PENG Shan-shan，ZHANG Jian-cheng，YANG Yi-shi，ZENG De-fang*

（School of Resource and Environmental Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China）

The novel high－efficiency composite water flocculant was prepared by compounding PAFCS，PAM+and CTS.The best formula for ordinary city wastewater is V（2%PAFCS）∶V（0.2%PAM+）∶V（0.2%CTS）＝8∶6.5∶1.The removed rate of COD could be 75 percent，and the cost was 0.144 yuan per ton.

flocculant；sewage；polychloroprene ferric sulfate；cationic polyacrylamide；chitosan

X703.5

A

1004-275X（2015）05-0013-04

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.05.003

收稿：2015-07-28

尤琪嘉（1996－），女，山西人，本科学生，主要研究自来水絮凝剂的研制。

*通信联系人：曾德芳，电邮：df5152＠163.com