生活污水强化混凝工艺试验研究

尔天漪

摘 要：采用混凝沉淀工艺，以聚合氯化铝（PAC）和硫酸铝为混凝剂，对某地生活污水进行强化混凝试验研究。首先以PAC作为混凝剂确定最佳混凝条件为快速搅拌300r/min0.5min，中速搅拌200r/min5min，慢速搅拌80r/min15min，在其基础上进一步确定PAC和硫酸铝最佳混凝剂投加量分别为95mg/L和125mg/L；最后研究了不同pH值下PAC和硫酸铝对原水中污染物的去除效果，其适宜的pH值范围为6.5-7.5。PAC作为混凝剂时，调整原水pH值为7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为97.1%、70.3%、85.3%，比原水条件下去除率分别增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸铝作为混凝剂时，调整原水pH为7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为86.2%、55.8%、70.8%，比原水条件下投加去除率分别增加了5.5%、6.5%和3.0%。

关键词：生活污水；强化混凝；工艺试验

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0020-02

1 前言

强化混凝是在常规混凝基础上发展出来的一项技术，它是指通过药剂的匹配、改善和混凝工艺的优化，增大絮体对水中超微细颗粒的碰撞、吸附和脱除作用，降低出水浊度同时提高有机物及其它污染物质的去除率，通过改善混凝条件提高出水水质[1]。强化混凝技术的研究国内外文献都有大量的研究报道，并有很多成功的实例[2-5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物与FeCl3复配剂处理城市污水，连续运行6年，SS和BODS的一级处理去除率稳定在83%和51%左右，同时对磷和重金属的去除效果也很好，而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右[6]；上海市在建的两个超大型污水处理厂竹园污水处理厂（一期）与白龙港污水处理厂（设计口处理能力分别为170万m3与130万m3）也采用以强化混凝为主的处理工艺流程[7]。强化混凝是仅次于生化处理的污水处理主流技术，由于其具有工艺简单、处理成本低等优点，特别适合处理小城镇及农村生活污水。

本文通过试验研究，对常用混凝剂PAC和硫酸铝进行最佳混凝条件和最佳投加量的确定，在此基础上进一步研究不同pH下混凝去除效果，为高效澄清池采用强化混凝工艺处理中小城镇与农村生活污水提供参考。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

仪器：多参数水质分析仪5B-3B（V8），TDT-2便携式浊度测定仪，pHS-3C精密pH计，JJ-4A六联同步电动搅拌器，紫外可见分光光度计UV2600，0.45μm微孔滤膜。

试剂：验所需药品包括聚合氯化铝（PAC）和硫酸铝，均配制成为5g/L的溶液备用。

2.2 原水水质

试验水样来源于某一沟渠生活污水排放口，其水质指标为：原水浊度为61.87NTU、COD为179.82mg/L、总磷为5.28mg/L、总氮为24.19mg/L、氨氮为15.89mg/L、pH为8.89，水温为20℃。

2.3 实验方法

采用混凝搅拌试验确定最佳混凝水力条件，在搅拌速度、时间一定，原水pH、COD、TP、SS等各项指标一定的条件下，进行单一混凝剂最佳投加量的试验，考察投加不同的混凝剂对COD、TP、SS等主要指标的去除效果，确定混凝剂最佳投加量，通过投加0.2mol/L的HC1或NaOH调节污水的pH值，按最佳投药量投加混凝剂，研究pH值对强化混凝效果的影响。水样的COD、TP、TN均用多参数水质分析仪测定，氨氮是用纳氏试剂分光光度法在波长420nm处测定的。

3 结果与讨论

3.1 最佳混凝条件的确定

将300ml的原水水样置于500ml的烧杯，加入并一定量的PAC，在一定的搅拌条件下进行混凝，混凝结束后，静沉30min后取上清液进行水质分析。设定六联搅拌器转动方案如表1所示。

搅拌结束，静沉30min后观察混凝效果并取上清液测定水质，测定结果如表2所示。

从表2可以看出，搅拌方案2为优化方案，即采用快速搅拌300r/min0.5min，中速搅拌200r/min5min，慢速搅拌80r/min15min为最佳搅拌方案，在PAC投药量为50mg/L时，浊度去除率为70.7%，COD去除率为54.8%，TP去除率为68.9%。

3.2 混凝劑最佳投加量的确定

在最佳混凝搅拌方案下，进行单一混凝剂最佳投加量的试验，以浊度、TP，COD去除率为指标确定PAC和硫酸铝的最佳投加量，由实验结果可绘制PAC和硫酸铝在不同投加量下各水质指标的去除率曲线，如图1和图2所示。

由图1知，浊度、COD、TP、NH3-N的去除率均随PAC投加量的增加而增大。当PAC投加量增至95mg/L后，浊度与TP去除率基本保持不变，浊度去除率维持在93%以上，TP去除率维持在83%以上，这可能是由于PAC混凝剂投量过多，产生了胶体保护，使得絮凝效果改善有限，COD去除率随着投药量的增大，整体上呈上升趋势，但在95mg/L后，曲线趋于平缓，上升幅度明显减小，这时投药量的增加对COD的去除率贡献明显减小。NH3-N的去除率整体上随着PAC投药量的增大而增加，在125mg/L时达到最大，为39%。综合考虑各项水质指标去除率，采用PAC作为絮凝剂，投量95mg/L为最佳投加量，此时浊度、COD、TP、NH3-N去除率分别为93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。

由图2知，浊度、COD、TP、NH3-N的去除率整体上随硫酸铝投加量的增加而增大。当硫酸铝投加量增至125mg/L时，浊度去除率达到最大值95.3%，COD去除率达到最大值59.1%，TP去除率达到最大值69.7%，NH3-N去除率随着硫酸铝投加量的增大而增大，综合考虑各项水质指标去除率，采用硫酸铝作为絮凝剂，投量125mg/L为最佳投加量，此时浊度、COD、TP、NH3-N去除率分别为95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。与絮凝剂PAC比较，可以看出，硫酸铝作为混凝剂其最佳投加量较大，且在最佳投加量下，COD去除率和TP去除率分别小于PAC最佳投加量下的去除率。

3.3 不同pH值条件下混凝沉淀对主要污染物去除效果比较

有研究认为，对于混凝过程中COD的去除而言，pH所发挥的作用大于混凝剂投加量，是COD去除的决定性因素。本试验用0.2mol/L的HCl或NaOH溶液调节出水pH值在5.5、6.5、7.5、8.5、8.89、9.5、10.5，分别考察PAC以及硫酸铝在最佳投加量时污水污染物的去除效果，并绘制PAC和硫酸铝在各自最佳投加量时各污染物的去除率随着pH值的变化的关系曲线图，如图3和图4所示。

由图3和图4可知，pH值在6.5-7.5范围内时，浊度、COD、TP的去除率均达到较高水平。对于PAC，在PH值为7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为97.1%、70.3%、85.3%，比原水条件下投加去除率分别增加了3.7%、7.1%和3.9%，对于硫酸铝，在PH值为7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为86.2%、55.8%、70.8%，比原水条件下投加去除率分别增加了5.5%、6.5%和3.0%，因此通过调节pH值可以提高水质指标的去除率。从图3和图4还可以看出，无论是PAC还是硫酸铝，NH3-N的去除率均随着pH值的增高而增高，这是由于随着pH值的增大，水中NH3-N的形态发生变化，由氨离子转变为氨分子，使得其去除率提高。

4 结语

（1）原水浊度为61.87NTU、COD为179.82mg/L、总磷为5.28mg/L、总氮为24.19mg/L、氨氮为15.89mg/L、pH为8.89，水温为20℃，采用PAC作为混凝剂，试验最佳的搅拌条件采用快速搅拌300r/min0.5min，中速搅拌200r/min5min，慢速搅拌80r/min15min，PAC最佳投加量为95mg/L，此时浊度、COD、TP、NH3-N去除率分别为93.4%、65.1%、83.1%和32.6%。硫酸铝作为絮凝剂，投量125mg/L为最佳投加量，此时浊度、COD、TP、NH3-N去除率分别为95.3%、59.1%、69.7%和20.0%。

（2）pH值是影响浊度和COD的去除效果的关键因素，调整pH值可以提高濁度、COD以及氨氮的去除率。PAC和硫酸铝作为混凝剂时，pH值在6.5-7.5范围内时，浊度、COD、TP的去除率均达到较高水平。PAC作为混凝剂时，在pH值7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为97.1%、70.3%、85.3%，比原水条件下去除率分别增加了3.7%、7.1%和3.9%，硫酸铝作为混凝剂时，PH值为7.5时，浊度、COD、TP去除率分别为86.2%、55.8%、70.8%，比原水条件下投加去除率分别增加了5.5%、6.5%和3.0%。

（3）对生活污水强化混凝的试验优化研究，试验数据可以为农村及小城镇的生活污水采用强化混凝工艺提供技术支撑，提高强化混工艺处理的出水水质，节省混凝药剂费用。

参考文献

[1]姜婷婷.臭氧强化混凝深度处理城市污水处理厂二级出水试验研究[D].青岛理工大学，2010.

[2]刘玉哲，胡锋平，杨竞，等.强化混凝技术处理生活污水的试验研究[J].环境科学与技术，2011，34，（6）：132-136.

[3]李羚，刘翔，李光日，等.强化混凝SBR工艺处理生活污水实验研究[J].长春理工大学学报（自然科学版），2014，（2）：159-163.