強化混凝技術(shù)處理生活污水的試驗研究

第34卷第6期抓比的壯術(shù)2011年6月Envirotal Science& technology姍劉玉哲胡鋒平楊競等強化混凝技術(shù)處理生活污水的試驗研究環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,346132-136LiYu-zhe, Hu Feng-ping, Yang jing,ealPilot scale study on treatment of domestic wastewater by enhanced coaglation technology!l. Environmental Science& Technology. 2011, 34(6): 132-136.強化混凝技術(shù)處理生活污水的試驗研究劉玉哲,胡鋒平’,楊竟,童禎恭(華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,江蘇南昌330013)摘要:通過(guò)燒杯攪拌試驗以聚合氯化鋁PAC)和FeCl為混凝劑對華東交通大學(xué)排放口生活污水進(jìn)行混凝處理研究,考察在不同混凝條件、混凝劑投加量pH下濁度COD、TP的去除率。研究表明:在最佳混凝條件下PAC投加量為105m時(shí)濁度 COD.TP的去除率分別為562%、674%,948%;FCl2最佳投加量為90mg/L時(shí)濁度COD、TP的去除率分別為%7、619%、%36%此為用物化處理法處理中小城鎮、農村生活污水中藥劑投加及運行參數的確定提供一定的依據關(guān)鍵詞:生活污水;強化混凝;聚合氯化鋁;三氯化鐵中圖分類(lèi)號:X703文獻標志碼:Adoi:10.3969isn.100-6504201106029文章編號:1003-65042011)00132-05Pilot Scale Study on Treatment of Domestic Wastewater byEnhanced Coagulation TechnologyLIU Yu-zhe, HU Feng-ping, YANG Jing, TONG Zhen-gongSchool of Civil Engineering and Architecture, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)Abstract: Treatment of domestic wastewater discharging from East China Jiaotong University with PAC and FeCl,ascoagulants was studied by orthogonal test of beaker coagulation settling. The factorsaffecting coagulant performance wereinvestigated. Results showed that under the optimum flocculation conditions, the removal rates of turbidity, COD and TP wereover 96.2%, 67.4% and 94. 8% respectively on PAC dosage of 105 mg/L, while removal rates of turbidity, COD and TP wereover 95.7%,61.9% and 93.6% on FeCla dosage of 90 mg/L. Experimental results also provide certain reference for the optimaldosage of coagulant and operating parameters of physico-chemical treatment for domestic wastewater of small town and ruralKey words: domestic wastewater; enhanced coagulation; PAC; FeCl,當前,我國農村環(huán)境問(wèn)題日益突出,形勢十分嚴混凝操作中,增加混凝劑的投藥量和調整pH是提峻。突出表現為農村生活污染治理基礎薄弱叫長(cháng)期以高有機物去除效率的主要手段。隨著(zhù)對這一概念深來(lái),由于治理資金短缺和對農村水環(huán)境保護意識的淡研究發(fā)現影響強化混凝效率的因素還包括水體薄農村生活污水未經(jīng)處理就直接排放,成為江河湖有機物顆粒物性質(zhì)和分布情況、溫度、水力條件泊水體水質(zhì)下降的主要原因。因此選擇合理的工藝進(jìn)混凝劑形態(tài)等。本文通過(guò)正交試驗,在優(yōu)化混凝水中小城鎮、農村生活污水處理技術(shù)的研究具有迫力條件的前提下對常用混凝劑PAC和FeCl3進(jìn)行切的現實(shí)意義。最佳投加量的確定,再此基礎上進(jìn)一步研究不同強化混凝( Enhanced coagulation,EC)是在常規pH下混凝去除效果,并為一體化高效渦流澄清池混凝處理基礎上提出來(lái)的。強化混凝技術(shù)口的應用物化處理工藝處理中小城鎮、農村與校園生活污水在國內外均有很多成功的實(shí)例。近幾十年來(lái)有關(guān)提供了一定的依據?；炷夹g(shù)領(lǐng)域的研究在各方面均取得了較大成果且面臨著(zhù)突破性的進(jìn)展,可以說(shuō)強化混凝是僅次1試驗材料與方法于生化處理的污水處理主流技術(shù)。在典型的強化11試驗水質(zhì)《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》編輯部:(網(wǎng)址)hp/ jks. chinajournal netcn(電話(huà))027-87643502(電子信箱)kxyi@126cm收稿日期12;修回2010-11-07基金項目:岡家自然科學(xué)基金項日(50868005);江西省教育廳科技計劃項目(GJ043)作者簡(jiǎn)介:劉玉哲(1986-),女碩士研究生,研究方向為水處理技術(shù),(手機)3684813020電子信箱》 ruzheliu1007@12com;通訊作者工學(xué)博上,教投研究生導師(手機)3970867302電子信箱 Xmxyhfp@126com第6期劉玉哲等強化混凝技術(shù)處理生活污水的試驗研究133試驗水樣來(lái)源于華東交通大學(xué)排放口的生活污水,其水質(zhì)指標如表1所示。表1原水水質(zhì)Table 1 R濁度NTUTP/mgL-COD/mg L-數值11-1666-7311564~60.02162-6.18602-6070212試驗材料與方法劑投加量試驗,以確定PAC和FeCl3最佳劑量;在此試驗混凝劑為PAC和FeCl,均為分析純。所用基礎上進(jìn)一步通過(guò)調節pH,確定不同pH下PAC和PAC來(lái)自江西金溪縣工業(yè)園;所用FeC4來(lái)自汕頭市FeCl2對濁度 COD TP的去除效果的試驗以確定pH西隴化工有限公司。對混凝處理效果的影響。試驗時(shí)采用同一批次水樣進(jìn)采用SC2000ZE智能型混凝試驗攪拌儀,首先行試驗分析通過(guò)正交試驗確定混凝水力條件,采用常規混凝劑13分析方法PAC,在得出最佳混凝水力條件的前提下,進(jìn)行混凝試驗中分析項目及分析方法、試驗儀器見(jiàn)表2。表2檢測指標與分析方法Table 2 Monitoring indexes and analytical methods分析方法快速密閉催化消解法微波密封消解消解COD快速測定儀濁度便攜式濁度儀鉬銻抗分光光度法HACH分光光度計pH值便攜式pH計法METTLERTOLEDO 320 pH Met2結果與討論攪拌速度后進(jìn)一步確定攪拌時(shí)間可以改善攪拌效果達到更好去除有機物的效果。21最佳水力條件確定試驗水質(zhì):水溫13℃濁度3783 NTU. COD3652混合過(guò)程中的水力條件嗎對絮凝體的形成十分mgL、TP387mgL。選擇常用混凝劑PAC作為試驗重要。攪拌速度過(guò)大會(huì )造成絮體顆粒破碎濁度升高;用混凝劑,通過(guò)正交試驗確定最佳攪拌強度與攪拌時(shí)攪拌速度過(guò)小顆粒間碰撞次數變少,不利于礬花形間確定了2因素3水平正交試驗,選用L(3)正交成。因此適宜的攪拌速度才利于絮凝體的形成。確定表因素和水平見(jiàn)表3。表3正交試驗因素水平表Table 3 Factors and levels in orthogonal experionments因素水平混合攪拌速度 A/rmin混合時(shí)間B/min交互作用C空白列D123r=05,9,t=12=320,n≥160,n80r=0.5,17,I;81=.5,15,16注:表示快速中速/慢速攪拌時(shí)間;n/m/m表示快速/中速慢速攪拌速度攪拌結束后,靜沉30min后取上清液進(jìn)行水質(zhì)劑一方面會(huì )導致混凝劑消耗量的上升,可能使已脫分析,正交試驗采用濁度、 TP COD的去除率作為評穩的膠體顆粒出現膠體保護,從而達不到很好的去價(jià)指標。正交結果見(jiàn)表4除效果;另一方面會(huì )產(chǎn)生過(guò)量的化學(xué)污泥,如果對污由表4數據知,評價(jià)指標為濁度、 TP COD的情泥處理不當可能造成環(huán)境的二次污染。從可持續發(fā)況下,攪拌強度均為最主要的因素,其次才為攪拌時(shí)展而言,確定最佳的混凝劑投加量不僅能節省藥耗間。由極差R可知,最優(yōu)組合為AB3,即快速攪拌而且在混凝水力條件等因素一定的前提下使混凝去(320rmin)0.5min,中速攪拌(160rmin)5min,慢速除效果最優(yōu)。攪拌(80rmin)6min。采用PAC投藥量為75mg時(shí)在攪拌速度、時(shí)間一定的前提下,即快速攪拌濁度、 TP COD去除率分別為95:%、867%78.5%。(320rmin)0.5min,中速攪拌(160rmin)5min,慢速22混凝劑最佳投加量的確定攪拌(80 r/min)6min下進(jìn)行單一混凝劑最佳投加量強化混凝最初通過(guò)投加較常規混凝過(guò)量的混凝的試驗,以濁度、TP、COD去除率為指標確定PAC、劑達到去除有機物的目的叫。然而投加過(guò)量的混凝FeCl3最佳投加量,試驗數據結果見(jiàn)表5。134比釣術(shù)第34卷表4最佳攪拌條件正交優(yōu)化試驗結果Table 4 Test results of orthogonal optimization under the optimal stirring condition3,429.796.19480094.90096.06794.733因素主次825008143398343.433m圖因素主次A>B59767646337000069.2362B79334367因素次注:TPO分別為濁度去除率(%)TP去除*(%)COD去除(%)。表5混凝劑單獨作用時(shí)不同投加量下污染物的去除效果able 5 Effect of dosage on removal of turbidity, TP and COD混凝劑投加量/mg“L9010512013515018056666.9703B3.4858883%6297799984986PAC18639554.126634139642752461.767464.560996.59729689502I849.5542678854906998COD208341525558596056195857859608為了更直觀(guān)的進(jìn)行分析,可見(jiàn)圖1、2。由圖1知濁度、 TP COD的去除率均隨PAC投加量的增加而80增大。當PAC投加量增至105mg/后,濁度去除率基本保持不變,且都維持在%6%以上;TP去除率一直濁度去除率′TP去除半呈增加趨勢,較高的去除率可用化學(xué)除磷機理解釋COD去除率COD去除率在105mg/L時(shí)達到最大,為674%,隨著(zhù)6090120150180投藥量的增加有所減少,COD去除率曲線(xiàn)的波動(dòng)其PAC投加址mg·L原因可能是鋁鹽水解過(guò)程中鋁離子混凝作用方式發(fā)圖1PAC不同投加量下濁度、TP、COD去除率ig. I Effect of PAC dosage on removal ofturbidity, TP and COD生了改變所致。由圖2可知,FeCl投加量45mgL時(shí),濁度、TP去除率均較低;隨著(zhù)投加量的增加,濁度、TP的去除率明顯增加,當投加量為90mg/L時(shí)去除效果均已在90%以上,COD去除率相對穩定,維→濁度去除率持在60%左右。比較圖1、2可知,PAC對COD的去除TP去除率效果優(yōu)于FeCl;reCl3的除磷效果很好。綜上,PACCOD去除率FeCl3最佳投加量分別為105mg/L、90mg,此時(shí)濁度、 TP COD的去除率分別為9%98%674%和FeCl投加量/mg·L957%936%、619%。圖2FeCl,不同投加景下濁度、TP、COD的去除率ig2 Effect of FeCl, dosage on removal of turbidity, TP and COD第6期劉玉哲等強化混凝技術(shù)處理生活污水的試驗研究13523pH對混凝處理效果的影響屬鹽混凝劑去除水中污染物都有其最佳的pH值范強化混凝研究認為叫:pH對混凝劑的水解形態(tài)圍。所以為了研究pH值對濁度、 TP COD去除效果分布、水中污染物形態(tài)分布等都有影響,在一定程的影響,用0.1moL或0.2mo/L的HCI或NaOH度上決定著(zhù)混凝效果的發(fā)揮。有研究認為叫對于混調整混凝pH分別考察PAC、FeCl3投加量固定為凝過(guò)程有機物的去除而言,pH比混凝劑的投加量75mgL時(shí)pH值對濁度、 TP, COD的去除效果,見(jiàn)影響更大,是有機物去除的決定性因素。大多數金表6、7表6不同pH值下PAC對濁度、 TP. COD的去除率Table 6 Effect of PAC on removal of turbidity, TP and COD at different pH values混凝劑1001濁度64694k1574COD表7不同pH值下PAC對油度、TP、COD的去除率Table 7 Effect of PAC on removal of turbidity, TP and COD at different pH values混凝劑FeCl,6COD652497為了更直觀(guān)的分析pH對PAC和FeCl的混凝值能較顯著(zhù)降低金屬鹽混凝劑的投加量。水解的影響效果,見(jiàn)圖34。根據A- Ferron逐時(shí)絡(luò )合比色法測定結果,濁度去除率一TP去除率一COD去除率鋁的水解聚合形態(tài)大致可分為3類(lèi):Aa,單體形態(tài);Ab二維片狀聚合形態(tài);Al,三維溶膠狀態(tài)。研究發(fā)現聚合鋁投加到水體后繼續水解,混凝效果最終取決于混凝劑投加后形成的水解形態(tài),通過(guò)向水體中預加堿能顯著(zhù)提高鋁鹽中Ab的含量,其聚集體將在一定時(shí)間內具有穩定性而保持原有形態(tài),并很快吸附在水中顆粒物的表面以其較高的電荷和較大的分子質(zhì)量發(fā)揮電圖3不阿pH值卜PAC對濁度、TP、COD的去除率中和及吸附架橋作用,Alc的大量存在可有效使水中顆Fig 3 Effect of PAC on removal of turbidityTP and COD at different pH values粒物脫穩從而有利于濁度的去除。由圖3可知濁度去除最佳pH范圍與 TP, COD去除的最佳pH值較吻濁度去除率一TP去除率一COD去除率合,均為55-7.0,原因為pH在此范圍時(shí),鋁鹽水解的聚合形態(tài)可能出現較多的Ab,此時(shí)顆粒物去除主要通過(guò)電中和實(shí)現。由圖4知,FeCl3除濁pH范圍較PAC廣,在pH49時(shí)均有很好的去除效果,原因可能為在基本的酸堿度條件下,溶解度極小的氫氧化物Fe(OH)會(huì )在加藥后迅速形成。網(wǎng)捕卷掃通過(guò)有機和無(wú)機固體顆粒的網(wǎng)捕作用而發(fā)生,因此有效地促進(jìn)礬花的長(cháng)大圖4不同pH值卜FcCl對濁度、TP,COD的去除率增強絮凝體的可沉降性能從而導致渾濁的有效去除。Fig 4 Effect of Fe Cl, on removal of turbidity,TP and COD at different pH valuespH5時(shí)TP去除效果很差pH6-10范圍內TP有很好的去除效果;COD在pH69均有較好的去除效果。由圖34知,pH值在60附近時(shí),有機物去除率達到最高。對于PAC,濁度COD去除率比原水條件3結論下均提高約110%,即與投加量為105mg/的去除率(1)原水濁度6657NTU、TP為583mg/L、COD相當;對于FeCl,濁度的去除率提高約8%,TP去除為36014mg/L時(shí),采用混凝劑PAC,試驗最佳的攪率提高了144%。此時(shí)FeCl投加7mg,TP去除率拌條件為快速攪拌(320rmin)0.5min,中速攪拌(160與原水條件下投加135mg/L相當。因此通過(guò)調節 pH r/min)5min,慢速攪拌(80rmin)6min。PAC投加量136抓比升我術(shù)第34卷75mgL時(shí)濁度、 TP COD去除率為95%、867%、Trihalomethane Precursor in Water Supply System[A]. 200978.5%。環(huán)境科學(xué)與技術(shù)國際會(huì )議( ISEST200上海)論文集[C(2)水溫為13℃,單獨投加PAC、FeCl,其最佳2009:1018-1025.投加量分別為105mgL,90mg/L,此時(shí)濁度、 TP COD劉啟承強化混凝技術(shù)在水處理工程中的研究進(jìn)展門(mén)化工文摘,2009,(01):35-37.的去除率分別為%62%48%674%和957%、936%Liu Qi-cheng. Research progress of enhanced coagulation619%。technique in water treatment engineering!). Chemical Industry(3)pH值是影響有機物去除的主要水質(zhì)參數,調and Engineering Progress, 2009, (01): 35-37. (in Chinese)整pH是提高有機物去除效率的主要手段。對PAC而王東升微污染原水強化混凝技術(shù)M北京科學(xué)出版社,言通過(guò)調整pH值濁度、COD去除率比原水條件下2009:4.均提高約110%;濁度、 TP COD去除最佳pH范圍均Wang Dong -sheng. Treatment of Micropolluted Water為55-70;就FeCl3而言,通過(guò)調整pH值,濁度的去Source by Enhanced Coagulation Technology[M]. BeijingScience Press. 2009: 4.除率提高約8%,TP去除率提高了144‰;FeCl3除濁00水和廢水監測分析方法M第四版北京:中國環(huán)境出版pH范圍較PAC廣,最佳pH范圍為4-9; TP, COD去社,2002除最佳pH范圍分別為6-10、69。yzing Met經(jīng)過(guò)優(yōu)化試驗,強化混凝法處理后的試驗結果為Wastewater M). 4th ed. Beijing: China Environment Science一體化高效渦流澄清池強化混凝處理中小城鎮、農村Press, 2002. 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