PAC/PAFC混凝强化生活污水的预处理影响研究

赵岳阳 秦树林

（1.杭州市萧山区环境保护局，浙江 杭州 311201；2.煤炭科学研究总院杭州环保研究院，浙江 杭州 311201）

1 概述

采用物化法处理污水有较早的历史，在20世纪60～70年代欧美国家曾致力于物化法处理的应用及研究[1]，但由于运行费用、药剂费用及其它原因，物化法的应用范围并不是很广；在我国，物化法主要用作生化法的前处理或后处理以降低负荷或改善出水水质，并没有作为污水处理的核心工艺加以推广应用。近年来随着化工工业的迅速发展，出现了许多新型、高效、安全、经济的混凝剂，按照进出水水质及时调节混凝剂投加量已成为可能。通过强化预处理的方法来降低二级生化处理负荷，减少能耗，因此混凝强化预处理技术已逐渐成为环保工作者的研究热点。

本文将以某小区生活污水为研究对象，采用混凝强化预处理技术，研究不同混凝剂及絮凝条件下对去除有机污染物、悬浮物及总磷的影响程度，寻求最佳控制参数，可为工程应用提供参考。

2 试验材料及方法

2.1 试验水质

试验水质中主要污染物指标为：pH值 7.5，SS 130.0 mg/L，CODcr 175.0 mg/L，TP 5.27 mg/L。

2.2 试验药剂

江苏宜兴净水剂厂生产的聚合氯化铝（PAC）固体产品，产品中Al2O3含量为30%；嘉善海峡净水灵化工有限公司生产的聚合氯化铝铁 （又名聚合双酸铝铁、PAFC），产品中(Al2O3+Fe2O3)含量为 30%；北京智洁絮凝剂有限公司生产的高分子絮凝剂（PAM）固体产品；试验中药剂均以溶液的方式投加。

2.3 检测方法

SS、COD、TP检测方法分别为重量法、重铬酸钾法、钼锑抗分光光度法。

2.4 试验方法

试验中以PAC、PAFC为混凝剂，分别投加不同剂量的助凝剂PAM，测定上清液的各项指标，确定其相对投加量。混合水力条件G＝500s-1（n=204 r/min），混合时间为 1 min，Gt＝30000；絮凝条件 G＝60s-1（n=43 r/min），絮凝时间为 15 min，Gt＝54000，靜置沉淀30 min。

3 结果与讨论

3.1 不同药剂及投加量对污水中的COD去除效果的影响

本次试验采用聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铝铁（PAFC）分别与聚丙烯酰胺（阴离子型PAM）复配合用，试验结果见图1、图2。

图1 PAC对去除COD的影响Fig.1 Effect of PAC on COD Removal

图2 PAFC对去除COD的影响Fig.2 Effect of PAFC on COD Removal

从图1、图2试验结果可知，废水中COD随着混凝剂PAC、PAFC投加量的增加而呈降低趋势，在投加初期COD去除效果明显，下降速率较快。在不投加助凝剂PAM时，由于生活污水中不溶性有机物（COD）约占总COD的67%[2]，通过试验，污水中的非溶解性COD几乎能完全去除，出水COD均可降至100 mg/L。低剂量混凝剂主要起胶体脱稳作用，聚铁盐的多核水解产物具有很强的吸附性能，强烈吸附于带电胶体表面，促使胶体脱稳、聚集。但是随着剂量的增加生成了大量的氢氧化铁沉淀，网捕一些细小的胶体杂质，而且大剂量的水解产物易与有机物特别是小分子有机物络合，并吸附在氢氧化物表面发生共沉。

当投加PAM助凝剂时，用45 mg/L的PAFC与0.2 mg/L的PAM复配使用，出水CODcr为80 mg/L，但当PAM投量大于0.2 mg/L时，其作用已不明显。而对PAC而言，投加PAM对CODcr去除效果影响较大，从试验过程可发现，投加PAM后絮体粒径明显增大、泥水分层明显。

3.2 不同药剂及投加量对污水中的SS去除效果的影响

本次试验采用PAC、PAFC分别与聚丙烯酰胺（阴离子型PAM）复配合用，试验结果见图3、图4。

图3 PAC对去除SS的影响Fig.3 Effect of PAC on SS Removal

图4 PAFC对去除SS的影响Fig.4 Effect of PAFC on SS Removal

由图3可知，SS的去除率随PAC投加量的增大而增加，当PAC投加量为40 mg/L时，出水SS均在50 mg/L以下，进一步加大药剂投加量对SS去除贡献不大。从反应过程看，PAC在投加PAM的情况下，絮体结团大小和速度比较明显，但在相同PAC投加量的情况下，增加PAM投加量而出水SS的去除率增加并不明显。而当PAM投加量为0.2 mg/L时，其对SS的去除效果比较理想，此时药剂用量相对较省。由图4可知，SS的去除率随着PAFC量的增大而增加，当PAFC量为45 mg/L时，出水SS在50 mg/L以下，进一步加大投药量直至90 mg/L时，出水SS可小于30 mg/L，但去除率提高幅度有所减小。PAM的投加量对SS的影响不太明显。

3.3 不同药剂及投加量对污水中的TP去除效果的影响

本次试验采用PAC、PAFC分别与聚丙烯酰胺（阴离子型PAM）复配合用，试验结果见图5、图6。

图5 PAC对去除TP的影响Fig.5 Effect of PAC on TP Removal

图6 PAFC对去除TP的影响Fig.6 Effect of PAFC on TP Removal

由图5、图6可知，增加混凝剂量可提高磷的去除效果，且磷的去除与助凝剂的量没有显著关系。同时发现，未投加PAM时两种混凝剂对P的去除效果没有太大差别。当投量增至40 mg/L后PAC、PAFC对磷去除率均可达85%以上，出水均能达到一级排放标准，可见化学强化预处理能同步实现磷的有效去除。

4 结论

（1）试验条件下，采用 PAC、PAFC分别复配助凝剂PAM混凝强化预处理生活污水，出水COD随着混凝剂投加量的增加而呈下降趋势，PAFC效果稍优于PAC，但在低剂量时差别不大，且PAC复配PAM后絮体增大效果明显，絮体沉降速度较快；当PAC、PAFC投加量大于40 mg/L时，二者出水COD均能保持在80 mg/L以下。

（2）SS的去除率随PAC、PAFC投加量的增大而增加，当PAC投加量为40 mg/L时，出水SS均在50 mg/L以下，进一步加大药剂投加量对SS去除贡献不大；当PAFC量为45 mg/L时，出水SS在50 mg/L以下，进一步加大投药量直至90 mg/L时，出水SS可小于30 mg/L，但去除率提高幅度有所减小；PAC在投加PAM的情况下，絮体结团大小和速度比较明显；SS的去除率随着PAFC量的增大而增加PAM的投加量对SS的影响不太明显。

（3）增加混凝剂量可提高磷的去除效果，但试验条件下对磷的去除与助凝剂的量没有显著关系；当投量增至40 mg/L后PAC、PAFC对磷去除率均可达85%以上，出水均能达到一级排放标准，可见化学强化预处理能同步实现磷的有效去除。

[1]J.Leentvaar,et al.,Physico-chemical treatment of municipal wastewater.Coagulation-Flocculation[J].Wat.Res.,1978,12(1):35-40.

[2]秦树林，陈蕾，周可英.矿区生活污水中污染物存在形态与分布规律研究[J].能源环境保护，2010,24(3):18-19,23.