陳奇

摘 要：主要基于聚合氯化鐵與不同黏度下的二甲基二烯丙基氯化銨等聚合物，制備了相應(yīng)的聚合氯化鐵-二甲基二烯丙基氯化銨聚合物復(fù)合混凝劑，并將其應(yīng)用于城市的污水處理中，得到了相應(yīng)的處理效果，為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供了一定的研究經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)資料。

關(guān)鍵詞：聚合鐵基復(fù)合混凝劑;城市污水;混凝效果;給水性能

伴隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，雖然城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大，但人們?cè)谏钪挟a(chǎn)生的污水也越來(lái)越多，對(duì)環(huán)境治理工作提出了更高的要求。因此，要想高效率地處理污水，就需要研發(fā)一種治理能力較強(qiáng)的復(fù)合混凝劑。

1?研究背景

當(dāng)下，人們?cè)谶M(jìn)行城市污水處理的過(guò)程中，基本上采用的都是鋁鹽混凝劑，但是這種物質(zhì)存在一定程度的鋁毒性，同時(shí)在低溫情況下，去污能力會(huì)受到嚴(yán)重的影響。對(duì)于研發(fā)的聚合鐵鹽混凝劑而言，在使用過(guò)程中，存在礬花大、絮體較為密實(shí)、沉降較快的特征，可以應(yīng)用于各種pH的污水中，并且使用量較少，市場(chǎng)上的價(jià)格也較為理想，成為近年來(lái)最受關(guān)注的一種混凝劑。但是，對(duì)于這種鐵鹽混凝劑而言，由于分子質(zhì)量較小、在水中的穩(wěn)定性較差且投藥量較高，對(duì)產(chǎn)生的污泥量以及水體中膠體污染物質(zhì)的吸附并不理想。因此，為了進(jìn)一步提升單一聚合鐵鹽的使用效果，需要對(duì)其材料進(jìn)行深入的研究，進(jìn)而成功地對(duì)其進(jìn)行改性處理。向鐵鹽體系引入其他類型的物質(zhì)，并對(duì)聚合鐵鹽混凝劑進(jìn)行復(fù)合改性，是當(dāng)下最為主流的聚合鐵鹽配制方法，特別是在改性之后，可以高效率地處理城市污水或者給水，并且處理成本較為理想[1-2]。

2?實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1? 實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用分光光度計(jì)、便攜式液體濁度儀、六聯(lián)攪拌機(jī)以及膠體產(chǎn)品等。

2.2? PFC制備

需要取出一定量的實(shí)驗(yàn)材料，放入燒杯中，并加入一定量的蒸餾水，在其溶解之后，快速攪拌。同時(shí)，在攪拌過(guò)程中，還要加入一定量的固體碳酸鈣，使其達(dá)到設(shè)定好的堿化度。在完成反應(yīng)之后，需要基于磷、鐵物質(zhì)的量比，加入一定量的粉末。在當(dāng)下制備的PFC產(chǎn)品的B值上，還要進(jìn)行額外的確定與評(píng)估。

2.3? PFC-PDMDAAC制備

取出一定量的PFC溶液，放入燒杯中攪拌。在攪拌過(guò)程中，還要加入不同量的PDMDAAC膠體，之后對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，以此得到復(fù)合混凝劑產(chǎn)品。

2.4? PFC-PDMDAAC混凝效果

實(shí)驗(yàn)采用的是六聯(lián)攪拌機(jī)，在高速攪拌過(guò)程中，向? ? ? ?500 mL水樣中加入一定量的混凝劑。同時(shí)，在攪拌過(guò)程中，先持續(xù)快速攪拌3 min，之后進(jìn)行10 min的攪拌，最后進(jìn)行15 min的靜置，并取出一定高度上的清液，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。

3?實(shí)驗(yàn)分析

3.1? 城市污水混凝效果

在本實(shí)驗(yàn)的分析中，采用的水樣為某市的污水，該區(qū)域由于位于經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，是一條城市生活污水河道，河水中不僅有生活污水，還匯集了一部分的工業(yè)污水。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，原水質(zhì)為COD為321.4 g/mL。

為了對(duì)其配制的復(fù)合混凝劑進(jìn)行全面的分析，就需要對(duì)PFC以及PDMDAAC混凝劑分別進(jìn)行比對(duì)分析，以此凸顯出這種復(fù)合混凝劑的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)主要采用了5種不同的方法進(jìn)行了有針對(duì)性的分析。

一方面，雖然在實(shí)驗(yàn)投加量的實(shí)際范圍內(nèi)進(jìn)行，但投加方式不同，處理效果也會(huì)隨著投加量的增加而逐漸提升，導(dǎo)致處理效果存在一定的差異性。無(wú)論是除濁、除COD還是除磷，這5種投加方式的處理效果都很理想。在? ? ? ? ? ? ? ? ? ?PFC-PDMDAAC的投加量為3 mg/L時(shí)，能夠去除80%的COD以及總磷，而剩余的濁度僅在3 NTU。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在PFC與PDMDAAC發(fā)生復(fù)合反應(yīng)之后，二者會(huì)在協(xié)同作用下，極大地提升這種混凝劑的實(shí)際混凝效果。因此，這種復(fù)合混凝劑可以很好地處理城市污水，且有著高效的處理效果[3]。

另一方面，對(duì)于其他投加方式，處理效果也較為明顯，有著十分明顯的差異性。這種差別在一定程度上受到了處理對(duì)象的影響。例如從除濁以及除磷等關(guān)系來(lái)看，不同方法有著不同的特點(diǎn);而在去除COD時(shí)，不同的處理方法也會(huì)呈現(xiàn)出不同的效果[4]。

3.2? ?P值對(duì)混凝效果的影響分析

在不同的P值下，將PFC-PDMDAAC復(fù)合物質(zhì)控制在同一投加量的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以有效地對(duì)PDMDAAC質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，并對(duì)其復(fù)合混凝劑造成的影響進(jìn)行分析。

在實(shí)驗(yàn)的投加量范圍之內(nèi)，混凝的實(shí)際效果會(huì)伴隨著復(fù)合物質(zhì)投加量的增加而不斷提升。同時(shí)，隨著P值逐漸增大，混凝的實(shí)際效果也會(huì)有較為明顯的提升。將投加量控制在較少的條件下，PFC-PDMDAAC的處理效果與其他類型的混凝劑相比十分明顯。當(dāng)投加量增加到3 mg/L時(shí)，在不同P值下，復(fù)合物的除磷效果基本上相同。同時(shí)，當(dāng)P=7%時(shí)，剩余的濁度會(huì)低于P=14%的復(fù)合物程度[5]。

本實(shí)驗(yàn)所研制的PDMDAAC物質(zhì)是一種高正電荷的陽(yáng)離子有機(jī)混凝劑，在相應(yīng)的條件下，當(dāng)其含量增加時(shí)，復(fù)合混凝劑電中和與吸附架橋的能力就會(huì)增強(qiáng)。因此，可以在特定范圍內(nèi)，有效提升P值，以此對(duì)當(dāng)下所使用的混凝劑的實(shí)際混凝性能進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。但是，伴隨著P值的不斷增大，混凝劑的實(shí)際成本不斷增加，因此，要合理確定P值，充分保障復(fù)合混凝劑的能力，控制好水處理的實(shí)際成本。在當(dāng)下城市污水處理過(guò)程中，將P=7%定為最佳比例。

3.3? η值對(duì)混凝效果的影響

當(dāng)規(guī)定B=1、P=7%時(shí)，需要采用不同的η值開展有針對(duì)性的混凝實(shí)驗(yàn)，分析η值下的處理效果所產(chǎn)生的影響。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)η值對(duì)混凝的影響并不明顯。從整體性的角度進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，η值越小，處理效果越好。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在η值的實(shí)際范圍內(nèi)，當(dāng)η=0.8 dL/g時(shí)，PFC-PDMDAAC的處理效果最佳。因此，其混凝劑的實(shí)際η值，往往與分子質(zhì)量呈現(xiàn)出比例關(guān)系。通常情況下，PDMDAAC當(dāng)中的η值越高，混凝劑的效果越明顯。同時(shí)，η值也直接關(guān)系到混凝劑的制作成本。但是，當(dāng)PFC與PDMDAAC發(fā)生復(fù)合之后，高η值的復(fù)合物質(zhì)并不具有明顯的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致在這樣的生產(chǎn)工藝下，無(wú)法滿足相應(yīng)的生產(chǎn)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，對(duì)不同的地表水進(jìn)行處理效果分析。在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，伴隨著投加量的不斷增加，處理效果越來(lái)越明顯。但是不同的投加方式也會(huì)出現(xiàn)不同的處理效果，具有較大的差異性。在實(shí)際分析中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PFC與PDMDAAC發(fā)生復(fù)合之后，復(fù)合關(guān)系下混凝劑的設(shè)計(jì)混凝能力得到十分顯著的提升。同時(shí)，這種復(fù)合混凝劑在使用過(guò)程中，有效降低了水體中高錳酸鹽的指數(shù)，由此可知，PFC-PDMDAAC可以有效處理水體中的各種有機(jī)物，能夠很好地減少消毒之后產(chǎn)生的副產(chǎn)物，進(jìn)一步提升飲用水的健康程度。

4.2? P值對(duì)混凝效果的影響

本實(shí)驗(yàn)中，在不同的P值下，對(duì)PFC-PDMDAAC以及PFC在相同投加量范圍內(nèi)開展的混凝效果進(jìn)行分析，首先對(duì)其上清液進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)分析，其次對(duì)P值以及? ? ? ? ? ? ? ? ? ?PFC-PDMDAAC的混凝效果進(jìn)行測(cè)定。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將投加量控制在指定范圍內(nèi)，混凝效果隨著混凝劑投加量的增加而提升。當(dāng)投加量為2 mg/L時(shí)，混凝效果最佳;當(dāng)投加量低于2 mg/L時(shí)，混凝劑的處理效果也明顯比其他類型的混凝劑高;當(dāng)投加量大于2 mg/L時(shí)，處理效果便發(fā)生了不同的變化。

由此可知，在一定范圍內(nèi)，PDMDAAC的實(shí)際含量不斷增加，混凝的實(shí)際效果就會(huì)顯著提升。但是，當(dāng)PDMDAAC的實(shí)際含量過(guò)高時(shí)，混凝劑的成本也會(huì)增加，甚至?xí)?dǎo)致混凝劑的混凝效果受到一定的影響。

4.3? η值對(duì)混凝效果的影響

不同η值會(huì)直接導(dǎo)致混凝效果受到不同程度的影響。在本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，η值越大，處理效果越好。尤其是對(duì)于水體中的UV-254而言，有著較為直接的影響。在處理城市污水的過(guò)程中，低η值下的復(fù)合混凝劑會(huì)有較好的處理效果，可以很好地提升實(shí)際處理效果。

5?結(jié)語(yǔ)

分析了復(fù)合混凝劑中不同物質(zhì)及其混凝效果所產(chǎn)生的影響，得知可以利用優(yōu)化與改進(jìn)其中物質(zhì)含量的方式，提升混凝劑的處理效果，極大地提升城市污水與給水的處理能力，保障水體的安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]牟青松.聚合鐵復(fù)合混凝劑的混凝效果[J].勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（增刊1）：217-218.

[2]魏錦程.聚合鐵基無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合混凝劑處理地表水的性能及機(jī)理研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2018.

[3]王燕.新型聚合鐵基無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合混凝劑性能的研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2017.

[4]王燕，高寶玉，岳欽艷，等.聚合鋁基復(fù)合混凝劑殘余鋁及混凝性能的初步研究[J].環(huán)境化學(xué)，2019（5）：474-477.

[5]王燕，高寶玉，岳欽艷，等.聚合鋁基復(fù)合混凝劑除濁性能的研究[C].濟(jì)南：山東環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2002年度學(xué)術(shù)論文集，2003.