尤琪嘉，彭珊珊，張建成，楊懿仕，曾德芳

（武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430070）

生活污水新型復(fù)合絮凝劑的研制

尤琪嘉，彭珊珊，張建成，楊懿仕，曾德芳*

（武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430070）

將聚氯硫酸鋁鐵（PAFCS）與陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺（PAM+）復(fù)合并加入殼聚糖（CTS）制備新型生活污水絮凝劑。該絮凝劑用于處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，濁度去除率達(dá)到了90%以上，COD去除率也能達(dá)到75%以上。

絮凝劑；生活污水；聚氯硫酸鋁鐵；陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺；殼聚糖

我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，隨著城市人口的驟增、鄉(xiāng)村的城鎮(zhèn)化和人民生活水平的提高，人均需水量和總需水量不斷增加，城市污水總排放量也隨之相應(yīng)增加［1］。絮凝劑的應(yīng)用在污水處理中占有極其重要的位置。但是，目前被廣泛應(yīng)用的絮凝劑都存在著或多或少的問題，比如成本過高、達(dá)不到去除率要求，或者操作復(fù)雜運(yùn)營(yíng)麻煩。本文所介紹的新型污水處理絮凝劑是以聚氯硫酸鋁鐵，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺和殼聚糖為原料制備的復(fù)合絮凝劑，具有較高的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

聚氯硫酸鋁鐵（PAFCS）兼有鋁鹽類絮凝劑和鐵鹽類絮凝劑的特性［2］，具有優(yōu)良的凈水性能和廣泛的應(yīng)用范圍［3］，脫色和去除COD的效果均較好［4－5］，SS，COD，硫化物和鉻的去除率都很高。陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺具有正電荷密度高、水溶性好、特性黏數(shù)易于控制、高效無(wú)毒、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于三次采油、造紙、水處理等領(lǐng)域［6］。殼聚糖是從自然物質(zhì)中提取并稍經(jīng)化學(xué)改性處理的物質(zhì)，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，選擇性大，投藥量小，安全無(wú)毒，可以完成生物降解，無(wú)二次污染，不受pH值變化影響［7］。

不同的絮凝劑復(fù)合后相互作用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，擴(kuò)大了絮凝劑的使用范圍，提高了絮凝效果，還可以降低使用成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

721型分光光度計(jì)；CS－111自動(dòng)純水蒸餾器（上海玻璃儀器廠）；微波消解COD測(cè)定儀；磁力攪拌機(jī)；GFJO4A型高速分散機(jī)；JJ－1型增力電動(dòng)攪拌器；電子分析天平。

絮凝劑組分1（聚合硫酸鋁鐵水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%）；絮凝劑組分2（陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%）；絮凝劑組分3（殼聚糖水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%）；重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液；試亞鐵靈指示溶液；硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液；硫酸銀－硫酸催化劑［8］。

1.2 水樣

某廠垃圾滲濾液2種；生活污水來(lái)自武漢沙湖污水處理廠（濁度為63.1NTU，COD為216.0 mg／L，水溫為21～23℃），沙湖湖底水樣。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

在1 000 mL的燒杯中加入500 mL生活污水水樣，按一定比例分別滴入絮凝劑組分1、絮凝劑組分2、絮凝劑組分3，滴完后攪拌水樣5～8 min后靜置分層，靜置10min后便可取上清液水樣對(duì)水中的COD和SS的去除率進(jìn)行化驗(yàn)分析，計(jì)算濁度去除率。COD的測(cè)定采用微波消解法［9］。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合絮凝劑各組分的配比對(duì)濁度去除率的影響

照實(shí)驗(yàn)方法處理生活污水水樣，共進(jìn)行9組實(shí)驗(yàn)，其中1～3組改變絮凝劑組分1的加入量，絮凝劑組分2、絮凝劑組分3加入量不變，考察組分1對(duì)濁度去除率的影響。4～9組以此類推。實(shí)驗(yàn)原水水樣濁度為63.1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1～表3。

表1 絮凝劑組分1對(duì)濁度去除率的影響Tab.1 Flocculant component 1 on the turbidity removal efficiency

表2 絮凝劑組分2對(duì)濁度去除率的影響Tab.2 Flocculant component 2 on the turbidity removal efficiency

表3 絮凝劑組分3對(duì)濁度去除率的影響Tab.3 Flocculant component 3 on the turbidity removal efficiency

根據(jù)表1～表3數(shù)據(jù)，將復(fù)合絮凝劑各組分的配比對(duì)濁度去除率的影響分別制成曲線圖，從曲線圖分析可以看出處理500mL水樣，復(fù)合絮凝劑各組分的最佳配比為組分1 0.4 mL、組分2 0.325 mL、組分3 0.05 mL，V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1，濁度去除率最高。

2.2 COD去除率

根據(jù)濁度去除率實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取了3組配方測(cè)定COD去除率，分別是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，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。水樣COD為216.0 mg／L。

表4 COD去除率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.4 COD removal experimental data

從表4看，復(fù)合絮凝劑各組分的配比為V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1時(shí)，COD去除率最高。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：復(fù)合絮凝劑用于處理生活污水時(shí)，各組分的配比為V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1，濁度和COD的去除率可以達(dá)到最高值。

武漢沙湖污水廠的水樣是典型的生活污水，用本文研制的復(fù)合絮凝劑處理該污水，通過放大實(shí)驗(yàn)，即每噸污水中加入絮凝劑組分1 1600 mL、絮凝劑組分2 134 mL與絮凝劑組分3 200 mL，濁度去除率達(dá)到了90%以上，COD去除率也能達(dá)到75%以上。

3 復(fù)合絮凝劑成本

PAFCS的市場(chǎng)價(jià)格為2.5元／kg，2%水溶液價(jià)格約為5×10－5元／kg（水價(jià)忽略不計(jì)，以下類同）；PAM+價(jià)格為1.5元／kg，0.2%水溶液價(jià)格約為3×10－6元／kg；CTS價(jià)格為150元／kg，0.2 %水溶液價(jià)格約為3×10－4元／kg，根據(jù)最佳配比，則每噸污水處理中絮凝劑成本為：

1600×5×10－5＋1300×3×10－6＋200×3× 10－4＝0.144元。這個(gè)成本對(duì)于污水廠家是可以接受的，具備一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 新型絮凝劑在其他污水處理中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)過程中，還嘗試著將新型復(fù)合絮凝劑應(yīng)用在其他類型的污水處理中，先后實(shí)驗(yàn)了該絮凝劑對(duì)垃圾滲瀝液和沙湖湖底水的處理效果，結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合絮凝劑處理其他類型污水實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Results of composite flocculant handle other types of sewage

從表5數(shù)據(jù)可以看出，新型污水復(fù)合絮凝劑在處理高濃度有機(jī)污水上，效果不理想，而處理污染物濃度較低的污水效果很好。造成這種結(jié)果的原因主要是由于兩種污水的污染物種類不同，垃圾滲瀝樣液中主要污染物是富里酸、腐殖質(zhì)等大分子有機(jī)物，不易形成絮凝體，而沙湖湖底水的主要污染物是各種無(wú)機(jī)離子、小分子的甘油、膽固醇類物質(zhì)，很容易被絮凝劑捕集，形成絮凝體。

5 結(jié)論

1）研制了一種復(fù)合絮凝劑，為聚氯硫酸鋁鐵（PAFCS）、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺（PAM+、殼聚糖（CTS）的復(fù)合體。配比為V（PAFCS）∶V（PAM+）∶V（CTS）＝8∶6.5∶1。用該復(fù)合絮凝劑處理城市生活污水，濁度去除率達(dá)到了90%以上，COD去除率也能達(dá)到75%以上。處理1噸污水的絮凝劑成本為0.144元。

2）該復(fù)合絮凝劑在處理高濃度有機(jī)污水上，效果不理想，而處理污染物濃度較低的污水效果很好。

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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，本科學(xué)生，主要研究自來(lái)水絮凝劑的研制。

*通信聯(lián)系人：曾德芳，電郵：df5152＠163.com