王 穎

（濰坊科技學(xué)院，山東 壽光，262700）

1 課題背景

水是人類賴以生存和發(fā)展的主要資源之一。在影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各種要素中，水資源占有極為特殊的地位。極端一點(diǎn)說(shuō)，今天的人類，可以沒(méi)有石油，可以沒(méi)有電力，也可以沒(méi)有煤炭，但絕對(duì)不能沒(méi)有水。有人測(cè)算，到2025年，全世界將有30 億人口缺水，涉及的國(guó)家和地區(qū)達(dá)40 多個(gè)。這就是說(shuō)，在21 世紀(jì)，全世界面臨著一個(gè)共同的課題，就是水資源短缺的挑戰(zhàn)。

水資源是可以枯竭的，合理開發(fā)、利用和保護(hù)水資源是我們這個(gè)社會(huì)和諧發(fā)展的永恒主題。城市污水具有量大、集中、水質(zhì)較為穩(wěn)定的特點(diǎn)，是一種潛在的水資源，開辟這種非傳統(tǒng)水源，實(shí)現(xiàn)污水資源化，對(duì)保障城市供水安全亦具有重要的戰(zhàn)略意義。污水回用既能彌補(bǔ)現(xiàn)有水資源的不足，又能有效地抑制水環(huán)境的污染，而且在將來(lái)還可以作為新生的替代資源解決水的危機(jī)，因此日益受到人們的關(guān)注。從廣義上來(lái)說(shuō)，污水的再生利用也是規(guī)模大、效益高的節(jié)水措施。城市污水排放后就近收集，穩(wěn)定可靠。開辟這類非傳統(tǒng)水源，對(duì)于緩解水資源緊缺的矛盾，保障城市持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[1][2]，同時(shí)也為城市供水應(yīng)急預(yù)案的提出奠定了基礎(chǔ)。

目前，我國(guó)的污水回用還處于起步階段，80年代才建了一些針對(duì)景觀用水、市政雜用水等中水回用工程。所采用的深度處理是通常采用的傳統(tǒng)的混凝—沉淀—過(guò)濾工藝，但是混凝劑的投加比較單一，而且投加量大，去除的成本很高，其它的處理工藝在我國(guó)的應(yīng)用還處在探索階段。如何在減少投藥量，降低成本的同時(shí)，提高混凝—過(guò)濾處理工藝的出水水質(zhì)是我們研究的重點(diǎn)[3]。

2 實(shí)驗(yàn)背景及目的

混凝劑投加到污水中經(jīng)過(guò)充分的混合和反應(yīng)，使污水中的污染物產(chǎn)生凝聚作用，形成顆粒較大的絮凝體，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的沉淀后去除，從而使污水得以凈化，這一過(guò)程稱為混凝沉淀。它不僅可以去除污水中的膠體和微小的懸浮態(tài)的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，還可以去除污水中的某些重金屬和放射性物質(zhì)，如汞、鉛等，也能夠去除導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷等[4]。

目前，在城市給水和廢水處理中，混凝過(guò)程是應(yīng)用最為普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?；炷齽┑耐都诱_與否決定著混凝效果的好壞，在給水處理方面混凝劑的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但是作為污水深度處理的工藝還處于初級(jí)階段，也缺乏足夠的參考數(shù)據(jù)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究[5]，復(fù)配混凝劑能提高原水中污染物的去除能力，使各混凝劑揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮各自的效用，同時(shí)可以減少混凝劑的投加量，節(jié)約成本。由于混凝沉淀試驗(yàn)主要以去除濁度、磷、CODcr為主要目標(biāo)，因此本文研究了在三種物質(zhì)共存的情況下，濃度的變化對(duì)復(fù)和混凝劑混凝反應(yīng)的影響。主要研究在混凝反應(yīng)中，濁度和磷濃度的變化對(duì)混凝效果的相互影響，為進(jìn)一步改善混凝過(guò)濾水處理工藝的效果提供參考。

3 實(shí)驗(yàn)研究條件

3.1 試驗(yàn)采用的混凝劑種類

AC1：氯化鋁（結(jié)晶體，分析純，含量不少于97.0k%）

AC2：硫酸鋁（結(jié)晶粉末，分析純，含量不少于99.0%）

PAC：聚合氯化鋁（分析純，深黃色固體，氧化鋁含量不少于28.0%）

PAM：聚丙烯酰胺（分子量在300萬(wàn)以上）

3.2 試驗(yàn)所用的儀器與設(shè)備

表1 試驗(yàn)所用的儀器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備

3.3 試驗(yàn)原水水質(zhì)

試驗(yàn)期間所用的原水水質(zhì)條件如表2 所示。

表2 二級(jí)出水水質(zhì)檢測(cè)表

3.3 試驗(yàn)條件

混合：t=1.0 min;n=300r/min

反應(yīng)：t=10min;n=70r/min;

沉淀：t=30min

3.4 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法

試驗(yàn)所用的測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)所用的測(cè)試指標(biāo)及測(cè)試方法

3.5 藥劑用量及配比：

通過(guò)試驗(yàn)可確定本試驗(yàn)條件下適合二級(jí)出水的最佳復(fù)合混凝劑的投藥量為：

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 原水濁度對(duì)混凝除磷、除CODcr效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。當(dāng)濁度在7.5NTU 左右時(shí)，聚鋁、硫酸鋁及復(fù)合配比混凝劑的處理出水中的余磷濃度、CODcr濃度達(dá)到最低值。此時(shí)，聚鋁處理出水余磷為1.71mg/L，CODcr值為18.96mg/L;硫酸鋁處理出水余磷為0.55mg/L，CODcr值為21.6mg/L;聚鋁和硫酸鋁復(fù)合混凝劑處理出水余磷為0.91mg/L，CODcr 值為19.85mg/L。

表4 濁度變化對(duì)混凝影響結(jié)果對(duì)照表

圖1 濁度變化對(duì)混凝除磷效果的影響

圖2 濁度變化對(duì)混凝除CODcr效果的影響

由上圖可以看出，對(duì)于PAC 和AC 均存在一個(gè)適量的濁度使得余磷最小，這說(shuō)明適量的濁度存在有利于磷的去除。AC 受濁度影響明顯，原因是對(duì)于AC，濁度增加混凝劑與膠體反應(yīng)的量增大，與磷的反應(yīng)幾率下降。PAC 由于其絮凝作用較強(qiáng)，影響不明顯。由圖可看出，原水濁度在7.5 左右時(shí)有利于磷的去除。而原水濁度的變化對(duì)CODcr 的去除率影響不是很大。隨著原水濁度的增加，CODcr 的去除率先上升后趨于平緩。這可能是因?yàn)樵械臐岫仍黾蛹涌炝诵跄倪M(jìn)行，從而有利于有機(jī)物的去除；當(dāng)濁度增加到7.5 以上時(shí)，有機(jī)物的去除率不再變化，這說(shuō)明適量濁度的存在有利于有機(jī)物的去除。

4.2 原水磷含量對(duì)混凝除濁效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 原水磷濃度變化對(duì)混凝影響結(jié)果對(duì)照表

圖3 磷變化對(duì)混凝除濁效果的影響

由圖可以看出，對(duì)于PAC 磷濃度的變化對(duì)除濁基本無(wú)影響，對(duì)于AC，隨著磷濃度增加，濁度去除率先降后略有上升，原因是二級(jí)出水中的磷酸根和膠體均呈負(fù)電荷，與正電荷的鋁鹽水解物存在一定的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，除濁效果受磷濃度的影響，隨著磷濃度的增加，AC 更易產(chǎn)生顆粒小的磷酸鋁鹽沉淀，而對(duì)膠體物質(zhì)的脫穩(wěn)作用下降，導(dǎo)致濁度去除率下降，而PAC 的絮凝力較強(qiáng)，影響較小。

5 結(jié)論

1) 適量的濁度存在有利于磷和CODcr的去除。對(duì)于PAC 和AC 均存在一個(gè)適量的濁度使得余磷和CODcr變得最小，在本試驗(yàn)條件下，原水濁度在7.5NTU 左右時(shí)，混凝去除效果最好。

2）對(duì)于PAC 磷濃度的變化對(duì)除濁基本無(wú)影響，對(duì)于AC，隨著磷濃度增加，濁度去除率先降后略有上升。

3）各因素的相互影響關(guān)系為：適量的濁度有利于磷和CODcr 的去除，但是濁度的進(jìn)一步增加會(huì)降低磷的去除效果；磷濃度的增加也會(huì)降低濁度的去除效果。相較于PAC，AC 的混凝效果和反應(yīng)活性易受到水質(zhì)變化的影響。

[1]李培蕾.論實(shí)施可持續(xù)污水回用戰(zhàn)略[J].水利發(fā)展研究，2002,2(2):6～8

[2]水回用是解決城市缺水的有效途徑[J].給水排水，2001,27(11):1～6

[3]金兆豐，21 世紀(jì)的水處理[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2000，42～50

[4]張?jiān)?，關(guān)于我國(guó)淡水資源可持續(xù)利用問(wèn)題[R].在全國(guó)政協(xié)人口資源環(huán)境委員會(huì)專題會(huì)上的匯報(bào),2

[5]王穎，王琳，二級(jí)污水回用做補(bǔ)充地表水源水的實(shí)驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué)碩士論文庫(kù)；2007，34～67