聚合铁基复合混凝剂处理城市污水及给水性能分析

陈奇

摘 要：主要基于聚合氯化铁与不同黏度下的二甲基二烯丙基氯化铵等聚合物，制备了相应的聚合氯化铁-二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂，并将其应用于城市的污水处理中，得到了相应的处理效果，为相关领域的研究人员提供了一定的研究经验和数据资料。

关键词：聚合铁基复合混凝剂;城市污水;混凝效果;给水性能

伴随着现代化建设进程的不断加快，虽然城市规模在不断扩大，但人们在生活中产生的污水也越来越多，对环境治理工作提出了更高的要求。因此，要想高效率地处理污水，就需要研发一种治理能力较强的复合混凝剂。

1 研究背景

当下，人们在进行城市污水处理的过程中，基本上采用的都是铝盐混凝剂，但是这种物质存在一定程度的铝毒性，同时在低温情况下，去污能力会受到严重的影响。对于研发的聚合铁盐混凝剂而言，在使用过程中，存在矾花大、絮体较为密实、沉降较快的特征，可以应用于各种pH的污水中，并且使用量较少，市场上的价格也较为理想，成为近年来最受关注的一种混凝剂。但是，对于这种铁盐混凝剂而言，由于分子质量较小、在水中的稳定性较差且投药量较高，对产生的污泥量以及水体中胶体污染物质的吸附并不理想。因此，为了进一步提升单一聚合铁盐的使用效果，需要对其材料进行深入的研究，进而成功地对其进行改性处理。向铁盐体系引入其他类型的物质，并对聚合铁盐混凝剂进行复合改性，是当下最为主流的聚合铁盐配制方法，特别是在改性之后，可以高效率地处理城市污水或者给水，并且处理成本较为理想[1-2]。

2 实验准备

2.1  实验器材与实验材料

本实验采用分光光度计、便携式液体浊度仪、六联搅拌机以及胶体产品等。

2.2  PFC制备

需要取出一定量的实验材料，放入烧杯中，并加入一定量的蒸馏水，在其溶解之后，快速搅拌。同时，在搅拌过程中，还要加入一定量的固体碳酸钙，使其达到设定好的碱化度。在完成反应之后，需要基于磷、铁物质的量比，加入一定量的粉末。在当下制备的PFC产品的B值上，还要进行额外的确定与评估。

2.3  PFC-PDMDAAC制备

取出一定量的PFC溶液，放入烧杯中搅拌。在搅拌过程中，还要加入不同量的PDMDAAC膠体，之后对其进行强烈的搅拌，以此得到复合混凝剂产品。

2.4  PFC-PDMDAAC混凝效果

实验采用的是六联搅拌机，在高速搅拌过程中，向       500 mL水样中加入一定量的混凝剂。同时，在搅拌过程中，先持续快速搅拌3 min，之后进行10 min的搅拌，最后进行15 min的静置，并取出一定高度上的清液，实现水质指标的测定。

3 实验分析

3.1  城市污水混凝效果

在本实验的分析中，采用的水样为某市的污水，该区域由于位于经济开发区，是一条城市生活污水河道，河水中不仅有生活污水，还汇集了一部分的工业污水。在实验过程中，原水质为COD为321.4 g/mL。

为了对其配制的复合混凝剂进行全面的分析，就需要对PFC以及PDMDAAC混凝剂分别进行比对分析，以此凸显出这种复合混凝剂的优势。本实验主要采用了5种不同的方法进行了有针对性的分析。

一方面，虽然在实验投加量的实际范围内进行，但投加方式不同，处理效果也会随着投加量的增加而逐渐提升，导致处理效果存在一定的差异性。无论是除浊、除COD还是除磷，这5种投加方式的处理效果都很理想。在                   PFC-PDMDAAC的投加量为3 mg/L时，能够去除80%的COD以及总磷，而剩余的浊度仅在3 NTU。因此，通过实验可以发现，在PFC与PDMDAAC发生复合反应之后，二者会在协同作用下，极大地提升这种混凝剂的实际混凝效果。因此，这种复合混凝剂可以很好地处理城市污水，且有着高效的处理效果[3]。

另一方面，对于其他投加方式，处理效果也较为明显，有着十分明显的差异性。这种差别在一定程度上受到了处理对象的影响。例如从除浊以及除磷等关系来看，不同方法有着不同的特点;而在去除COD时，不同的处理方法也会呈现出不同的效果[4]。

3.2   P值对混凝效果的影响分析

在不同的P值下，将PFC-PDMDAAC复合物质控制在同一投加量的标准下进行实验，可以有效地对PDMDAAC质量进行评定，并对其复合混凝剂造成的影响进行分析。

在实验的投加量范围之内，混凝的实际效果会伴随着复合物质投加量的增加而不断提升。同时，随着P值逐渐增大，混凝的实际效果也会有较为明显的提升。将投加量控制在较少的条件下，PFC-PDMDAAC的处理效果与其他类型的混凝剂相比十分明显。当投加量增加到3 mg/L时，在不同P值下，复合物的除磷效果基本上相同。同时，当P=7%时，剩余的浊度会低于P=14%的复合物程度[5]。

本实验所研制的PDMDAAC物质是一种高正电荷的阳离子有机混凝剂，在相应的条件下，当其含量增加时，复合混凝剂电中和与吸附架桥的能力就会增强。因此，可以在特定范围内，有效提升P值，以此对当下所使用的混凝剂的实际混凝性能进行优化与改进。但是，伴随着P值的不断增大，混凝剂的实际成本不断增加，因此，要合理确定P值，充分保障复合混凝剂的能力，控制好水处理的实际成本。在当下城市污水处理过程中，将P=7%定为最佳比例。

3.3  η值对混凝效果的影响

当规定B=1、P=7%时，需要采用不同的η值开展有针对性的混凝实验，分析η值下的处理效果所产生的影响。

在实验过程中，发现η值对混凝的影响并不明显。从整体性的角度进行分析后发现，η值越小，处理效果越好。在实验过程中，发现在η值的实际范围内，当η=0.8 dL/g时，PFC-PDMDAAC的处理效果最佳。因此，其混凝剂的实际η值，往往与分子质量呈现出比例关系。通常情况下，PDMDAAC当中的η值越高，混凝剂的效果越明显。同时，η值也直接关系到混凝剂的制作成本。但是，当PFC与PDMDAAC发生复合之后，高η值的复合物质并不具有明显的优势，导致在这样的生产工艺下，无法满足相应的生产成本需求。

4 某市污水混凝效果分析

4.1  不同投加方式的分析

在不同的投加方式下，对不同的地表水进行处理效果分析。在具体的实验过程中，伴随着投加量的不断增加，处理效果越来越明显。但是不同的投加方式也會出现不同的处理效果，具有较大的差异性。在实际分析中发现，当PFC与PDMDAAC发生复合之后，复合关系下混凝剂的设计混凝能力得到十分显著的提升。同时，这种复合混凝剂在使用过程中，有效降低了水体中高锰酸盐的指数，由此可知，PFC-PDMDAAC可以有效处理水体中的各种有机物，能够很好地减少消毒之后产生的副产物，进一步提升饮用水的健康程度。

4.2  P值对混凝效果的影响

本实验中，在不同的P值下，对PFC-PDMDAAC以及PFC在相同投加量范围内开展的混凝效果进行分析，首先对其上清液进行水质指标分析，其次对P值以及                   PFC-PDMDAAC的混凝效果进行测定。

在实验过程中，将投加量控制在指定范围内，混凝效果随着混凝剂投加量的增加而提升。当投加量为2 mg/L时，混凝效果最佳;当投加量低于2 mg/L时，混凝剂的处理效果也明显比其他类型的混凝剂高;当投加量大于2 mg/L时，处理效果便发生了不同的变化。

由此可知，在一定范围内，PDMDAAC的实际含量不断增加，混凝的实际效果就会显著提升。但是，当PDMDAAC的实际含量过高时，混凝剂的成本也会增加，甚至会导致混凝剂的混凝效果受到一定的影响。

4.3  η值对混凝效果的影响

不同η值会直接导致混凝效果受到不同程度的影响。在本实验中发现，η值越大，处理效果越好。尤其是对于水体中的UV-254而言，有着较为直接的影响。在处理城市污水的过程中，低η值下的复合混凝剂会有较好的处理效果，可以很好地提升实际处理效果。

5 结语

分析了复合混凝剂中不同物质及其混凝效果所产生的影响，得知可以利用优化与改进其中物质含量的方式，提升混凝剂的处理效果，极大地提升城市污水与给水的处理能力，保障水体的安全性。

[参考文献]

[1]牟青松.聚合铁复合混凝剂的混凝效果[J].胜利油田职工大学学报，2018（增刊1）：217-218.

[2]魏锦程.聚合铁基无机-有机复合混凝剂处理地表水的性能及机理研究[D].济南：山东大学，2018.

[3]王燕.新型聚合铁基无机-有机复合混凝剂性能的研究[D].济南：山东大学，2017.

[4]王燕，高宝玉，岳钦艳，等.聚合铝基复合混凝剂残余铝及混凝性能的初步研究[J].环境化学，2019（5）：474-477.

[5]王燕，高宝玉，岳钦艳，等.聚合铝基复合混凝剂除浊性能的研究[C].济南：山东环境科学学会2002年度学术论文集，2003.