对动物湿化污水深度絮凝的效果研究

蒋微微

（上海市动物无害化处理中心 上海 201415）

引言

动物无害化处理在我国起步较晚，自2013年上半年连续发生了黄浦江上游水域死猪漂浮事件和人感染H7N9流感疫情后，各级政府高度重视病死动物的无害化处理工作，社会各界也十分关注随意抛弃病死动物所带来的公共卫生安全和环境问题，及非法制售病死猪流入食物链的危害性。国务院明确要求抓紧建立病死畜禽无害化处理工作机制，农业部自2013年开始就建立病死畜禽无害化处理长效机制试点工作进行了动员部署，将全国19个省市区212个县市纳入试点范围，并发布了《病死动物无害化处理技术规范》[1]。化制的湿化法是无害化处理的一种方式，因其产物具有可资源化利用的优势，在全国多地建设使用，但由于该方法产生的大量高油脂、高有机物的污水难以彻底处理，而使得许多项目单位无法继续运行。

上海市动物无害化处理中心2011投产使用1条日处理量25吨的湿化处理流水线，无害化处理过程中产生高油脂、高有机物污水无法彻底处理，多年来一直困扰行业内外，也一度限值了该条流水线的发挥。2014至2016年，中心通过课题专项研究对该污水进行了深入分析和研究，基本解决了无法处理的难题，但出水水质仍有提升的空间。笔者在此基础上进行了深度净化处理研究，通过实践，采用深度絮凝的方式，明显提高了排放指标，为行业内动物湿化污水处理提供了参考。

1 材料与方法

1.1 试验原料

废水来自上海市动物无害化处理中心，为湿化工艺处理病死动物产生的含油废水经过废水处理系统后的出水，水质指标见表1。

表1 废水处理系统处理后的主要污染物指标

1.2 试验方法

试验首先对几种常见的絮凝沉淀剂进行初步筛选，有PAC、PAM、Ca(OH)2、FeCl3、FeSO4，选出对试验污水有作用、起反应的絮凝剂；

其次，温度控制对废水处理起到关键作用和显著影响，作者前期通过实践得出，废水处理的预处理阶段，即离心方式的油水分离，温度稳定在90℃以上会非常高效，最低温度不能低于60℃。故，考虑末端出水的絮凝处理也应考虑温度的影响，设定温度阶段为 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃分别进行试验，包括了对应实际应用中的春、夏、秋、冬四季的室外可易控制温度。

根据上海地区的室外气候变化、废水温度可变范围和工业化可容易实现的温度范围，将试验温度范围设计为10℃至60℃。分别在 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃的 250ml水样中投加PAC，充分搅拌后静置1min，观察絮凝效果；其次，分别在60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃的水样中投加离子度为 50 mol/L 的PAM，充分搅拌后静置1min，观察絮凝效果；

再次，选出絮凝效果最好的温度，在此温度的废水中分别投加离子度为 30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、60 mol/L 的 PAM，充分搅拌后静置1min，观察絮凝效果[2]。

1.3 试验步骤

①取废水150ml，调节pH，投加絮凝剂；②搅拌3mins；③低速搅拌50rpm，15mins；④静置沉淀半个小时；⑤取上层清夜5ml，5000rpm离心5min后观察絮凝效果。在当前相同条件下，除PAM有絮状体外，其他絮凝产品均无明显变化。

根据上述实验目测效果，选用阳离子PAC和PAM两种絮凝剂进行对比试验。PAM（聚丙烯酰胺）是一种线型高分子聚合物[4]，试验中选用干粉，离子度为60 mol/L、50 mol/L、40 mol/L和30 mol/L，试验的目的在于深度脱泥[3]；PAC（聚合氯化铝）是无机高分子混凝剂，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用[4]，试验的目的在于深度脱泥。絮凝后观察絮凝效果，并检测水质指标。

2 试验结果

2.1 投加PAC絮凝效果

在废水温度为 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下分别进行试验：

图1 废水温度分别为60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃时的絮凝效果

从上述照片可以看出，在各温度废水中PAC投加后均无效果，未见絮凝成团。

2.2 PAM（离子度50 mol/L）絮凝效果

在废水温度为 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下，按 1：100的浓度分别投加PAM搅拌后（离子度50 mol/L），静置1min进行试验：

从上述照片可以看出，温度60℃时投加PAM，搅拌后静置1min无明显絮凝效果，废水中有细小悬浮物呈现；50℃时投加PAM，搅拌后静置1min无明显絮凝效果，与60℃时相差不大；40℃时投加PAM，搅拌后静置1min有絮凝状悬浮在废水中，无分层，液体部分浑浊；30℃时投加PAM，搅拌后静置1min絮凝状明显，且悬浮在废水中，分层明显，液体部分稍浑浊；20℃时投加PAM，搅拌后静置1min絮凝状成大团状明显，悬浮在废水上部，分层明显，液体部分较清澈；10℃时投加PAM，废水流动性变差，搅拌后静置1min絮凝状不明显，分层不明显，液体部分浑浊。即，20℃时，絮凝效果最佳。

2.3 20℃废水中投加PAM絮凝效果

在废水温度20度时，选用PAM离子度30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、60 mol/L分别进行试验：

图3 离子度分别为30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、50 mol/L、60 mol/L的絮凝效果

从上图可以看出，离子度60 mol/L的PAM投加后经静置1min，絮凝体上浮明显，液体部分较清澈。

3 讨论与分析

3.1 絮凝剂的选择

通过在废水中分别投加PAC和PAM，可以看到PAC在试验中的任何温度下都无絮凝效果；PAM投加到废水中絮凝效果明显，絮凝后的废水较之前清澈许多，可以达到预期的效果。PAC与PAM相比，其絮凝、沉降效果远不如PAM，故选择PAM为深度处理的絮凝剂。

3.2 温度对絮凝效果的影响

图4 温度与絮凝效果波动示意图

通过在废水温度为 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下分别进行试验中发现，温度越高絮凝效果越差，但最佳温度又不能低于20℃，这与废水的特性有关。病死动物高温高压产生的废水虽然经过了废水处理系统的处理，但出水中仍存在少量水溶性油脂、不饱和脂肪酸和胶质，这些成分在常温时随SS存在，在高温时溶解或产生物理性变化，使得絮凝剂的絮凝效果不佳；在温度低于常温或接近油脂凝固点时，废水流动性变差，絮凝剂投入后未能形成上浮团状物。故，温度是直接影响絮凝效果的重要因素，为了保证絮凝效果，应将絮凝工艺环节设定在20℃左右的温度下进行。

3.3 絮凝剂浓度对絮凝效果的作用

通过上述试验得出，随着离子度的降低，絮凝效果也随之降低，离子度60 mol/L时絮凝效果最佳，这是由于絮凝剂分子结构所决定的。PAM是由AM（丙烯酰胺）单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，在适宜的低浓度下，聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构，链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点；浓度较高时，由于溶液含有许多链一链接触点，使得PAM溶液呈凝胶状[5]。故浓度越高，絮凝的越彻底，絮凝效果越好。

3.4 絮凝后的水质情况

经过絮凝后，废水部分较清澈，污染物指标明显下降，如表2：

表2 经过絮凝后废水的主要污染物指标

絮凝过程在水处理中广泛应用，使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的[6]。通常絮凝的实施靠添加适当的絮凝剂，其作用是吸附微粒，在微粒间“架桥”，从而促进集聚。深度处理中的进水水质中含有SS，油脂类和胶质也以SS形态存在，各类污染物质也存在于此，通过絮凝作用可使废水中的SS、油脂、胶质等物质聚合、去除，从而对降低废水中各类污染物质起到重要作用[7]。

结语

通过对絮凝剂和絮凝效果的研究，找到了适合动物无害化污水深度处理的PAM絮凝剂、合适的和高效的处理温度，絮凝后水中各污染物明显降低，水质进一步提升。絮凝在深度处理研究过程中至关重要，为后续的深度净化奠定水质基础，也为后续过滤工艺提供实际工程应用保障。