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聚合氯化鋁對(duì)污水處理的研究

2015-07-20 12:27:56錢春嵐上海城投污水有限公司上海200336
資源節(jié)約與環(huán)保 2015年8期
關(guān)鍵詞:投藥氯化鋁原水

錢春嵐(上海城投污水有限公司 上海 200336)

隨著生活水平不斷提高,水體富營(yíng)養(yǎng)化被廣泛的關(guān)注,而引起富營(yíng)養(yǎng)化的主要元素是氮、磷。由于人們生產(chǎn)生活中大量的使用了農(nóng)藥、化肥及含磷洗滌劑,不達(dá)標(biāo)工業(yè)廢水的排放等,造成河流湖泊等水體中的氮、磷含量增加,水質(zhì)惡化,嚴(yán)重危害到了人類的健康[1,2]。因此,高效的污水處理技術(shù)對(duì)水質(zhì)尤為重要。

在污水處理技術(shù)中,采用了各種方法來(lái)除磷,包括化學(xué)除磷、生物除磷、物理除磷。生物除磷雖然可以得到較好的除磷效果,但是由于其本身所具有的局限性,使出水中磷的含量很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。而通過(guò)化學(xué)除磷則可以保證出水中磷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[3]。所以,在污水處理過(guò)程中,對(duì)于出水水質(zhì)要求的提標(biāo),需要完善污水處理工藝,我們通過(guò)投加化學(xué)藥劑達(dá)到凈化水質(zhì)和處理目標(biāo)值,特別是相關(guān)除磷要求。

本文分別對(duì)初沉進(jìn)水和經(jīng)過(guò)生化曝氣處理的A/O水用聚合氯化鋁(PAC)化學(xué)除磷。評(píng)估了在不同水質(zhì)的污水中TP的去除效果,并對(duì)協(xié)同去除SS等情況進(jìn)行了比較,旨在為化學(xué)輔助除磷工藝提供參考依據(jù)。

聚合氯化鋁是一種凈水材料,無(wú)機(jī)高分子混凝劑,又被簡(jiǎn)稱為聚鋁,英文縮寫為PAC,由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑。在形態(tài)上又可以分為固體和液體兩種。固體按顏色不同又分為棕褐色、米黃色、金黃色和白色,液體可以呈現(xiàn)為無(wú)色透明、微黃色、淺黃色至黃褐色[4]。

水處理中,絮凝是一種重要而被廣泛采用的工藝方法。它是通過(guò)化學(xué)機(jī)理把膠體物質(zhì)和小的懸浮粒聚集成大的集合體,以提高這些集合體對(duì)水體中各種雜質(zhì)的吸收,從而有利于后面的污水處理[5]。

1 實(shí)驗(yàn)原料

1.1 實(shí)驗(yàn)藥劑

聚合氯化鋁PAC:濃度10%(以Al2O3計(jì))。由于每升水的投加藥劑量太小,因此PAC原液經(jīng)稀釋10倍,再按理論計(jì)算投加率投加,以減小投藥量誤差。

聚丙烯酰胺(PAM),實(shí)測(cè)密度為1.269g/mL,分子水解度25%。其主要作用是加強(qiáng)污水中絮團(tuán)沉降。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

高分子絮凝劑聚丙烯酰胺干粉(PAM)無(wú)論是在物化還是A/O系統(tǒng)中,投加率均為0.35ppm計(jì)。

為了使采集的水樣更具備代表意義,采取兩個(gè)措施:(1)正確限定采樣地點(diǎn),即初沉池進(jìn)水加藥點(diǎn)處和A/O曝氣池后部加藥點(diǎn)處;(2) 多時(shí)段取樣:3月 20日8:00時(shí),3月 27日 15:00時(shí)及 4月4日10:00時(shí)三時(shí)段。

取污水樣1000mL于六聯(lián)聯(lián)動(dòng)混凝攪拌儀中,不同藥劑調(diào)節(jié)水樣相應(yīng)的 pH 值,加入設(shè)計(jì)投加量,轉(zhuǎn)速:(150r/min)10min;(40 r/min)5min,再靜置15min在上清液1/2處取水樣。TP、SS、色度、濁度、COD等指標(biāo)均采用德國(guó)MERCK公司的多參數(shù)水質(zhì)分析儀NOVO400分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 PAC不同投藥率的除磷效果

PAC在初沉進(jìn)水中的除磷效果根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出,隨著PAC投藥率的增加,磷的去除率相應(yīng)增加,投藥率11.2mg/L時(shí),總磷的去除率達(dá)到85%,同時(shí)總磷濃度低于0.5mg/L。

通過(guò)試驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn),在初沉進(jìn)水和A/O水中PAC的除磷效果很顯著,從除磷現(xiàn)象看,PAC的投入能很快的形成混凝絮團(tuán),PAC的加入量是其絮凝效果的決定因素。這在大規(guī)模污水處理上顯得特別重要。

PAC投入到污水中后,水解形成多核陽(yáng)離子,作用過(guò)程中能和含磷的離子結(jié)合,形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì),降低它的水溶性,最后被混凝沉降下來(lái),同時(shí)沉降下來(lái)的絮體有很強(qiáng)的吸附能力,可以通過(guò)絮體的吸附作用吸磷從而來(lái)降低污水中磷的濃度。

2.2 不同時(shí)段PAC的除磷效果

不同時(shí)段PAC的除磷效果的據(jù)實(shí)驗(yàn)得出,由于不同時(shí)段的原水水質(zhì)的不同,會(huì)對(duì)除磷效果產(chǎn)生一定的影響。但是總體看采用PAC進(jìn)行處理,除磷效果穩(wěn)定,說(shuō)明PAC對(duì)原水水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)??偭追闲∮?.5mg/L的國(guó)家一級(jí)污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 不同水質(zhì)中PAC對(duì)色度、濁度的影響

A/O系統(tǒng)對(duì)原水經(jīng)生化處理曝氣,TP降至1.0mg/L左右(測(cè)得的最高TP為1.6mg/L),低于進(jìn)水TP:5mg/L,其他各項(xiàng)參數(shù)也都大幅降低,見表1所示。

表1 初沉進(jìn)水和A/O水質(zhì)對(duì)比

由于初沉進(jìn)水沒(méi)有生化處理,污水中色度和濁度的指標(biāo)過(guò)高,加入PAC后明顯改善,色度從190降到120,濁度從99降到52,并且二者都隨PAC投藥率繼續(xù)加大線性地降低。而預(yù)先經(jīng)過(guò)生化處理的A/O水由于其本身色度和濁度就已經(jīng)較低,開始加入PAC后色度從31降到23,濁度從6降到5,PAC繼續(xù)加入二者的變化幅度很小。

2.4 PAC對(duì)固體懸浮物的影響

從污水處理的生產(chǎn)運(yùn)行上看,出水水質(zhì)中磷的含量與出水SS有著密切的關(guān)系,如果要使出水中磷的含量小于1.0mg/L,那么就要使出水的SS保持在20mg/L以下。通過(guò)實(shí)驗(yàn),可以看出PAC對(duì)初沉進(jìn)水中固體懸浮物的去除效果。投入PAC后,SS的去除率明顯下降,SS濃度同時(shí)也下降。這是由于PAC相對(duì)鏈較長(zhǎng)在中和粒子表面電荷的同時(shí)能使粒子結(jié)合得更牢固,形成更加穩(wěn)定的絮凝體,從而提高SS的去除率。在PAC投藥率為11.18mg/L時(shí),SS的去除率可以達(dá)到85%。PAC混凝絮體形成團(tuán),沉降速度高,因而反應(yīng)沉淀時(shí)間可縮短,在相應(yīng)條件下可提高處理能力1.5~3.0倍;此外,PAC能夠明顯改善沉降過(guò)濾及污泥脫水性能,絮體顆粒大而緊密。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)PAC絮凝劑對(duì)污水中各參數(shù)指標(biāo)的橫、縱向的對(duì)比,使我們更了解PAC對(duì)原水處理能力強(qiáng)、除磷穩(wěn)定等方面的優(yōu)勢(shì)。

3.1 不論對(duì)于初沉進(jìn)水還是A/O水,PAC的TP去除率都顯著,并且TP去除率隨藥劑投藥量增加而提高。PAC的有效含量較高(通常以Al2O3計(jì)),在實(shí)際使用中投加量少,從而節(jié)約了成本。

3.2 PAC的除磷穩(wěn)定好。從單次除磷看,初沉進(jìn)水和A/O水這兩種不同水質(zhì)的污水使用PAC除磷后,體系中的pH改變量較小。由于混凝劑的除磷效果與體系pH有關(guān),因此在除磷過(guò)程中pH的穩(wěn)定使PAC的除磷效果也穩(wěn)定。另外長(zhǎng)期來(lái)看,在原水水質(zhì)的正常波動(dòng)下,PAC的除磷后污水中TP濃度的波動(dòng)性更小。

3.3 對(duì)經(jīng)過(guò)生化處理曝氣的A/O水繼續(xù)使用PAC進(jìn)行化學(xué)除磷作為對(duì)生化除磷的輔助處理,在比如色度、濁度、固體懸浮物等其他水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)化的同時(shí)達(dá)到很好的除磷效果,總磷濃度在0.5mg/L以下,已經(jīng)達(dá)到國(guó)家一級(jí)污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]馬經(jīng)安,李紅清.淺談國(guó)內(nèi)外江河湖庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2002,11(6).

[2]毛志剛,谷孝鴻,曾慶飛,周露洪,孫明波.太湖漁業(yè)資源現(xiàn)狀(2009~2010年)及與水體富營(yíng)養(yǎng)化關(guān)系淺析 [J].湖泊學(xué),2011,23(6):967-973.

[3]邱慎初.化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理(CEPT)技術(shù)[J].中國(guó)給水排水,2000,16(1):26-29.

[4]王紅斌,楊敏,唐光陽(yáng),趙劍宇.聚合氯化鋁的混凝除磷性能研究[J].化學(xué)世界,2004,45(1):7-10.

[5]張秀麗,周風(fēng)山,孫文秀;聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑處理造紙廢水[J].工業(yè)水處理,2005(08).

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