祁風(fēng)琴

(新疆巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆庫爾勒 841000)

目前國內(nèi)每年工業(yè)用水、城市給水、污水處理需要大量的絮凝劑。無機(jī)高分子絮凝劑與有機(jī)高分子絮凝劑各有其自身的優(yōu)點(diǎn)，若將其復(fù)配使用[1]，則會優(yōu)勢互補(bǔ)，協(xié)同增效。主要體現(xiàn)在:無機(jī)高分子絮凝劑吸附架橋能力較弱，而有機(jī)高分子絮凝劑的加入會彌補(bǔ)這一弱點(diǎn)，使得絮凝劑的絮凝性能提高；絮體的形成速度加快，體積更大，沉降性能更好；絮凝的有效pH范圍會變寬；絮凝劑的投量會減少，處理成本會降低。基于此，筆者將聚合氯化鋁鐵(PAFC)和陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)復(fù)配，利用絮凝攪拌試驗(yàn)(燒杯試驗(yàn)法)考察其絮凝性能，得出了最優(yōu)復(fù)配用量。

1　試驗(yàn)方法

1.1　原料及儀器

自制的聚合氯化鋁鐵(PAFC)[2-3]，堿化度B(B=[OH]/[Al+Fe])=2.0,nAl∶nFe為9∶2，pH(1%水溶液)為3.5～5.0，測定Al2O3含量為14%～20%，鹽基度為31%～86%。陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，市售，陽離子度為30%。分別將PAFC、CPAM配制成為1 g/L的溶液。

試驗(yàn)所用水樣為庫爾勒市開發(fā)區(qū)某生活污水排污處, 水質(zhì)指標(biāo)為: 濁度280 NTU, pH 7.56，電導(dǎo)率0.84×103μs/cm，色差 37。

JJ-4型六聯(lián)升降電動攪拌器，攪拌杯，計(jì)時(shí)器，溫度計(jì)和濁度儀，721-A型分光光度計(jì)，比色皿，玻璃棒，移液管，洗瓶，容量瓶等。

1.2　試驗(yàn)方法

采用燒杯試驗(yàn)法[4]對生活污水進(jìn)行絮凝試驗(yàn)。取500 mL生活污水溶于1 000 mL燒杯中。在高速攪拌下分別加入準(zhǔn)確稱量的PAFC、CPAM，或一種試劑加入后，繼續(xù)攪拌2 min，再加入另一種試劑，調(diào)速至75～100 r/min攪拌10 min左右，再以50 r/min慢速攪拌5 min，靜置沉降5～10 min，用移液管在液面下3 cm處取上清液測定其濁度。濁度測定用分光光度法。[5]

2　結(jié)果與討論

2.1　單一絮凝劑對生活污水絮凝效果的影響

2.1.1PAFC對絮凝效果的影響

PAFC用于處理生活污水，考察不同的投加量對生活污水的絮凝效果。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。對于組分比較復(fù)雜、濁度大的生活污水，PAFC的投加量較大，但除濁率不太理想，在投加量為50 mg/L時(shí)濁度去除率較好，達(dá)到91.2%。

圖1　PAFC投加量對去除率的影響

2.1.2CPAM對絮凝效果的影響

CPAM用于處理生活污水，考察不同的投加量對生活污水的絮凝效果。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2　CPAM投加量對去除率的影響

由圖2可看出，與PAFC相比，CPAM的投加量較小，在6 mg/L后基本趨于平緩，在10 mg/L時(shí)效果最好，濁度去除率達(dá)到了98.2%。

2.2　復(fù)配絮凝劑對絮凝效果的影響

2.2.1PAFC投加量對絮凝效果的影響

單獨(dú)使用CPAM時(shí)，CPAM投加量為10 mg/L時(shí)，除濁率最高。復(fù)配使用時(shí)，從經(jīng)濟(jì)和絮凝效果考慮，選定CPAM投加量為6 mg/L，在水樣中投加不同量的PAFC絮凝劑，考察在PAFC與有機(jī)絮凝劑CPAM的協(xié)同作用。結(jié)果見圖3。

圖3　復(fù)配時(shí)PAFC投加量對絮凝效果的影響

從圖3可看出，PAFC與CPAM協(xié)同作用的處理效果要比單獨(dú)使用PAFC、 CPAM的處理效果均好,且在PAFC投加量為30 mg/L左右時(shí)，絮體成長快、顆粒大、沉降速度快。

2.2.2CPAM投加量對絮凝效果的影響

固定PAFC的最佳投加量為30 mg/L，試驗(yàn)確定CPAM的最佳投加量，其結(jié)果見圖4。在PAFC的投入量為30 mg/L時(shí)，加入不同量的CPAM會使除濁率明顯升高，但是隨著CPAM用量的增加，除濁率呈現(xiàn)下降趨勢。CPAM投入量過小，效果不理想，所以，復(fù)配時(shí)CPAM的最佳投加量為4 mg/L。

圖4　復(fù)配時(shí)CPAM投加量對絮凝效果的影響

2.3　生活污水pH值對絮凝效果的影響

調(diào)節(jié)生活污水pH值，以PAFC投加量30 mg/L，CPAM為4 mg/L作為最佳用量，考察最佳的pH適用范圍，結(jié)果見圖5。

圖5　pH值對絮凝效果的影響

從圖5可以看出，隨著生活污水pH的升高，去除率逐漸增加，pH為6和8時(shí)去除率達(dá)97%。繼續(xù)增加呈下降的趨勢，pH在4～10都有較好的去除率，說明PAFC與CPAM在協(xié)同的作用下有較寬的pH適用范圍。

2.4　加藥順序?qū)π跄Ч挠绊?/h3>

固定PAFC用量為30 mg/L，CPAM用量為4 mg/L，改變加藥順序,進(jìn)行混凝試驗(yàn),考察加藥順序?qū)μ幚硇Ч挠绊?其結(jié)果見表1。

表1　投加順序?qū)π跄Ч挠绊?/p>

由表1可以看出，最佳的加藥方式是先加無機(jī)絮凝劑PAFC，后加CPAM。這是由于污水中顆粒帶有負(fù)電荷,首先加入的PAFC起到電性中和、壓縮雙電層的作用,使顆粒的Zeta電位下降，斥力減少，近而結(jié)合成小的絮體; 此時(shí)加入CPAM ，其高分子長鏈將與小的絮體顆粒發(fā)生吸附，使小絮體通過高分子長鏈連接成大絮體，即高分子絮凝劑的“吸附架橋”作用，其作用的結(jié)果不僅使絮體顆粒變大,而且通過大絮體沉降過程中的“卷掃”作用,提高了絮凝處理效果[6]。

3　結(jié)論

1)PAFC、CPAM復(fù)配的絮凝性能明顯優(yōu)于單一絮凝劑，具有用量少、成本低、pH值適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。其最優(yōu)加量為：PAFC為30 mg/L，CPAM為4 mg/L，復(fù)配使用時(shí)濁度去除率最高達(dá)99%。無機(jī)有機(jī)復(fù)合絮凝劑是高效的絮凝劑，其研究開發(fā)順應(yīng)了絮凝劑向復(fù)合型發(fā)展的趨勢，在水處理領(lǐng)域中將具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

2)PAFC、CPAM復(fù)配處理生活水的混凝試驗(yàn)中，最佳的加藥方式是先加無機(jī)絮凝劑PAFC，后加有機(jī)絮凝劑CPAM，使用該復(fù)配絮凝劑處理過的生活污水可用作綠化水，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用。

[1]趙立志, 杜國勇, 馮英, 等. 水處理中的無機(jī)混凝劑與有機(jī)絮凝劑的協(xié)同作用[J],化工時(shí)刊，2005,19(1):21-25.

[2]胡俊虎，劉喜元，李曉宏，等. 復(fù)合型絮凝劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)的合成及其應(yīng)用[J]，環(huán)境化學(xué)，2007，26(1)：35-38.

[3]章興華，周麗蕓.聚合氯化鋁鐵的制備及應(yīng)用[J].貴州化工，2001，26(2)：17-19.

[4]林喬元.麥草漿黑液治理及其中段廢水達(dá)標(biāo)排放技術(shù)的評價(jià)[J].中國造紙，1999(1):750-55.

[5]王東升.無機(jī)高分子絮凝劑的作用機(jī)理與計(jì)算模式[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1999.

[6]任潔,王闖,邵志剛.上海合流污水物化法強(qiáng)化一級處理的中試研究[J].給水排水,1999,25(9):8-9.

[7]沈澄英，駱麗君. 用正交試驗(yàn)法研究聚合氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺對印染廢水混凝處理效果的影響[J].貴州化工，2004，29(1)：10-12.