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聚合氯化铝对污水处理的研究

发布时间:2020-08-11     浏览次数:

摘要:为了了解聚合氯化铝(PAC)在不同水质的污水中的除磷等效果。实验通过对初沉进水和经过生化曝气处理的A/O水用聚合氯化铝(PAC)进行化学除磷,了解了在不同水质的污水中TP的去除效果,并对去除SS,对体系pH等情况进行了比较,实验结果表明:以PAC混凝剂进行化学除磷作为生化除磷的辅助处理,可以达到很好的除磷效果,总磷浓度可以控制在0.5mg/L以下。

随着生活水平不断提高,水体富营养化被广泛关注,而引起富营养化的主要元素是氮、磷。由于人们生产生活中大量的使用了农药、化肥及含磷洗涤剂,不达标工业废水的排放等,造成河流湖泊等水体中的氮、磷含量增加,水质恶化,严重危害到了人类的健康。因此,高效污水处理技术对水质尤为重要。

在污水处理技术中,采用了各种方法来除磷,包括化学除磷、生物除磷、物理除磷。生物除磷虽然可以得到较好的除磷效果,但是由于其本身所具有的局限性,使出水中磷的含量很难稳定达标。而通过化学除磷则可以保证出水中磷的稳定达标。所以,在污水处理过程中,对于出水水质要求的提标,需要完善污水处理工艺,我们通过投加化学药剂达到净化水质和处理目标值,特别是相关除磷要求。

本文分别对初沉进水和经过生化曝气处理的A/O水用聚合氯化铝(PAC)化学除磷。评估了在不同水质的污水中TP的去除效果,并对协同去除SS等情况进行了比较,旨在为化学辅助除磷工艺提供参考依据。

聚合氯化铝是一种净水材料,无机高分子混凝剂,又被简称为聚铝,英文缩写为PAC,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。在形态上又可以分为固体和液体两种。固体按颜色不同又分为棕褐色、米黄色、金黄色和白色,液体可以呈现为无色透明、微黄色、浅黄色至黄褐色。

聚合氯化铝实拍图

水处理中,絮凝是一种重要而被广泛采用的工艺方法。它是通过化学机理把胶体物质和小的悬浮粒聚集成大的集合体,以提高这些集合体对水体中各种杂质的吸收,从而有利于后面的污水处理。

1、实验原料

1.1实验药剂

聚合氯化铝PAC:浓度10%(以Al2O3计) 。由于每升水的投加药剂量太小,因此PAC原液经稀释10倍,再按理论计算投加率投加,以减小投药量误差。

聚丙烯酰胺(PAM),实测密度为1.269g/mL,分子水解度25%。其主要作用是加强污水中絮团沉降。

1.2实验方法

高分子絮凝剂聚丙烯酰胺干粉(PAM)无论是在物化还是A/O系统中,投加率均为0.35ppm计。

为了使采集的水样更具备代表意义,采取两个措施:

(1)正确限定采样地点,即初沉池进水加药点处和A/O曝气池后部加药点处;

(2)多时段取样:3月20日8:00时、3月27日15:00时、及4月4日10:00时三时段。

取污水样1000mL于六联联动混凝搅拌仪中,不同药剂调节水样相应的pH值,加入设计投加量,转速:(150r/min)10min;( 40r/min)5min,再静置15min在上清液1/2处取水样。TP、SS、色度、浊度、COD等指标均采用德国MERCK公司的多参数水质分析仪NOVO400分析。

2、实验结果

2.1聚合氯化铝不同投药率的除磷效果

聚合氯化铝在初沉进水中的除磷效果根据实验得出,随着聚合氯化铝投药率的增加,磷的去除率相应增加,投药率11.2mg/L时,总磷的去除率达到85%,同时总磷浓度低于0.5mg/L。

通过试验,我们发现,在初沉进水和A/O水中聚合氯化铝的除磷效果很显著,从除磷现象看,聚合氯化铝的投入能很快的形成混凝絮团,聚合氯化铝的加入量是其絮凝效果的决定因素。这在大规模污水处理上显得特别重要。

聚合氯化铝投入到污水中后,水解形成多核阳离子,作用过程中能和含磷的离子结合,形成结构复杂的大分子物质,降低它的水溶性,最后被混凝沉降下来,同时沉降下来的絮体有很强的吸附能力,可以通过絮体的吸附作用吸磷从而来降低污水中磷的浓度。

2.2不同时段聚合氯化铝的除磷效果

不同时段聚合氯化铝的除磷效果的据实验得出,由于不同时段的原水水质的不同,会对除磷效果产生一定的影响。但是总体看采用聚合氯化铝进行处理,除磷效果稳定,说明聚合氯化铝对原水水质适应性强。总磷符合小于0.5mg/L的国家污水处理排放标准。

2.3不同水质中聚合氯化铝对色度、浊度的影响

A/O系统对原水经生化处理曝气,TP降至1.0mg/L左右(测得的较高TP为1.6mg/L),低于进水TP5mg/L,其他各项参数也都大幅降低,见表1所示。

表1 初沉进水和A/O水质对比

  pH SS(mg/L) 色度(Pt/Co) 浊度(FAU) COD(mg/L) TP(mg/L)
初沉进水 6.95 124 190 99 192 3.93
A/O水 6.59 ≤25 31 6 96 0.67

由于初沉进水没有生化处理,污水中色度和浊度的指标过高,加入聚合氯化铝后明显改善,色度从190降到120,浊度从99降到52,并且二者都随聚合氯化铝投药率继续加大线性地降低。而预先经过生化处理的A/O水由于其本身色度和浊度就已经较低,开始加入聚合氯化铝后色度从31降到23,浊度从6降到5,聚合氯化铝继续加入二者的变化幅度很小。

2.4聚合氯化铝对固体悬浮物的影响

从污水处理的生产运行上看,出水水质中磷的含量与出水SS有着密切的关系,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。通过实验,可以看出聚合氯化铝对初沉进水中固体悬浮物的去除效果。投入聚合氯化铝后,SS的去除率明显下降,SS浓度同时也下降。这是由于聚合氯化铝相对链较长,在中和粒子表面电荷的同时能使粒子结合得更牢固,形成更加稳定的絮凝体,从而提高SS的去除率。在聚合氯化铝投药率为11.18mg/L时,SS的去除率可以达到85%。聚合氯化铝混凝絮体形成团,沉降速度高,因而反应沉淀时间可缩短,在相应条件下可提高处理能力1.5-3.0倍;此外,聚合氯化铝能够明显改善沉降过滤及污泥脱水性能,絮体颗粒大而紧密。

3、总结

通过聚合氯化铝絮凝剂对污水中各参数指标的横、纵向的对比,使我们更了解聚合氯化铝对原水处理能力强、除磷稳定等方面的优势为:

3.1不论对于初沉进水还是A/O水,聚合氯化铝的TP去除率都显著,并且TP去除率随药剂投药量增加而提高。聚合氯化铝的有效含量较高(通常以Al2O3计),在实际使用中投加量少,从而节约了成本。

3.2聚合氯化铝的除磷稳定好。从单次除磷看,初沉进水和A/O水这两种不同水质的污水使用聚合氯化铝除磷后,体系中的pH改变量较小。由于混凝剂的除磷效果与体系pH有关,因此,在除磷过程中,pH的稳定使聚合氯化铝的除磷效果也稳定。另外长期来看,在原水水质的正常波动下,聚合氯化铝的除磷后污水中TP浓度的波动性更小。

3.3对经过生化处理曝气的A/O水继续使用聚合氯化铝进行化学除磷,作为对生化除磷的辅助处理,在比如色度、浊度、固体悬浮物等其他水质指标优化的同时达到很好的除磷效果,总磷浓度在0.5mg/L以下,已经达到国家污水处理排放标准。

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