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        生活污水新型復(fù)合絮凝劑的研制

        2015-01-06 10:54:34尤琪嘉彭珊珊張建成楊懿仕曾德芳
        云南化工 2015年5期
        關(guān)鍵詞:硫酸鋁丙烯酰胺絮凝劑

        尤琪嘉,彭珊珊,張建成,楊懿仕,曾德芳

        (武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,武漢 430070)

        生活污水新型復(fù)合絮凝劑的研制

        尤琪嘉,彭珊珊,張建成,楊懿仕,曾德芳*

        (武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,武漢 430070)

        將聚氯硫酸鋁鐵(PAFCS)與陽離子型聚丙烯酰胺(PAM+)復(fù)合并加入殼聚糖(CTS)制備新型生活污水絮凝劑。該絮凝劑用于處理普通城市污水的最佳配方比例是V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1,濁度去除率達(dá)到了90%以上,COD去除率也能達(dá)到75%以上。

        絮凝劑;生活污水;聚氯硫酸鋁鐵;陽離子型聚丙烯酰胺;殼聚糖

        我國是世界上人口最多的國家,隨著城市人口的驟增、鄉(xiāng)村的城鎮(zhèn)化和人民生活水平的提高,人均需水量和總需水量不斷增加,城市污水總排放量也隨之相應(yīng)增加[1]。絮凝劑的應(yīng)用在污水處理中占有極其重要的位置。但是,目前被廣泛應(yīng)用的絮凝劑都存在著或多或少的問題,比如成本過高、達(dá)不到去除率要求,或者操作復(fù)雜運(yùn)營麻煩。本文所介紹的新型污水處理絮凝劑是以聚氯硫酸鋁鐵,陽離子型聚丙烯酰胺和殼聚糖為原料制備的復(fù)合絮凝劑,具有較高的性價比和市場競爭力。

        聚氯硫酸鋁鐵(PAFCS)兼有鋁鹽類絮凝劑和鐵鹽類絮凝劑的特性[2],具有優(yōu)良的凈水性能和廣泛的應(yīng)用范圍[3],脫色和去除COD的效果均較好[4-5],SS,COD,硫化物和鉻的去除率都很高。陽離子型聚丙烯酰胺具有正電荷密度高、水溶性好、特性黏數(shù)易于控制、高效無毒、價格低廉等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于三次采油、造紙、水處理等領(lǐng)域[6]。殼聚糖是從自然物質(zhì)中提取并稍經(jīng)化學(xué)改性處理的物質(zhì),來源豐富,價格低廉,選擇性大,投藥量小,安全無毒,可以完成生物降解,無二次污染,不受pH值變化影響[7]。

        不同的絮凝劑復(fù)合后相互作用,實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ),擴(kuò)大了絮凝劑的使用范圍,提高了絮凝效果,還可以降低使用成本。

        1 實(shí)驗部分

        1.1 主要實(shí)驗設(shè)備與試劑

        721型分光光度計;CS-111自動純水蒸餾器(上海玻璃儀器廠);微波消解COD測定儀;磁力攪拌機(jī);GFJO4A型高速分散機(jī);JJ-1型增力電動攪拌器;電子分析天平。

        絮凝劑組分1(聚合硫酸鋁鐵水溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%);絮凝劑組分2(陽離子型聚丙烯酰胺水溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%);絮凝劑組分3(殼聚糖水溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%);重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液;試亞鐵靈指示溶液;硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液;硫酸銀-硫酸催化劑[8]。

        1.2 水樣

        某廠垃圾滲濾液2種;生活污水來自武漢沙湖污水處理廠(濁度為63.1NTU,COD為216.0 mg/L,水溫為21~23℃),沙湖湖底水樣。

        1.3 實(shí)驗方法

        在1 000 mL的燒杯中加入500 mL生活污水水樣,按一定比例分別滴入絮凝劑組分1、絮凝劑組分2、絮凝劑組分3,滴完后攪拌水樣5~8 min后靜置分層,靜置10min后便可取上清液水樣對水中的COD和SS的去除率進(jìn)行化驗分析,計算濁度去除率。COD的測定采用微波消解法[9]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 復(fù)合絮凝劑各組分的配比對濁度去除率的影響

        照實(shí)驗方法處理生活污水水樣,共進(jìn)行9組實(shí)驗,其中1~3組改變絮凝劑組分1的加入量,絮凝劑組分2、絮凝劑組分3加入量不變,考察組分1對濁度去除率的影響。4~9組以此類推。實(shí)驗原水水樣濁度為63.1,實(shí)驗結(jié)果見表1~表3。

        表1 絮凝劑組分1對濁度去除率的影響Tab.1 Flocculant component 1 on the turbidity removal efficiency

        表2 絮凝劑組分2對濁度去除率的影響Tab.2 Flocculant component 2 on the turbidity removal efficiency

        表3 絮凝劑組分3對濁度去除率的影響Tab.3 Flocculant component 3 on the turbidity removal efficiency

        根據(jù)表1~表3數(shù)據(jù),將復(fù)合絮凝劑各組分的配比對濁度去除率的影響分別制成曲線圖,從曲線圖分析可以看出處理500mL水樣,復(fù)合絮凝劑各組分的最佳配比為組分1 0.4 mL、組分2 0.325 mL、組分3 0.05 mL,V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1,濁度去除率最高。

        2.2 COD去除率

        根據(jù)濁度去除率實(shí)驗結(jié)果,選取了3組配方測定COD去除率,分別是①V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶7∶1;②V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1;③;V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6∶1,實(shí)驗結(jié)果見表4。水樣COD為216.0 mg/L。

        表4 COD去除率實(shí)驗數(shù)據(jù)Tab.4 COD removal experimental data

        從表4看,復(fù)合絮凝劑各組分的配比為V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1時,COD去除率最高。

        根據(jù)上述實(shí)驗,可以得出以下結(jié)論:復(fù)合絮凝劑用于處理生活污水時,各組分的配比為V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1,濁度和COD的去除率可以達(dá)到最高值。

        武漢沙湖污水廠的水樣是典型的生活污水,用本文研制的復(fù)合絮凝劑處理該污水,通過放大實(shí)驗,即每噸污水中加入絮凝劑組分1 1600 mL、絮凝劑組分2 134 mL與絮凝劑組分3 200 mL,濁度去除率達(dá)到了90%以上,COD去除率也能達(dá)到75%以上。

        3 復(fù)合絮凝劑成本

        PAFCS的市場價格為2.5元/kg,2%水溶液價格約為5×10-5元/kg(水價忽略不計,以下類同);PAM+價格為1.5元/kg,0.2%水溶液價格約為3×10-6元/kg;CTS價格為150元/kg,0.2 %水溶液價格約為3×10-4元/kg,根據(jù)最佳配比,則每噸污水處理中絮凝劑成本為:

        1600×5×10-5+1300×3×10-6+200×3× 10-4=0.144元。這個成本對于污水廠家是可以接受的,具備一定的市場競爭力。

        4 新型絮凝劑在其他污水處理中的應(yīng)用

        實(shí)驗過程中,還嘗試著將新型復(fù)合絮凝劑應(yīng)用在其他類型的污水處理中,先后實(shí)驗了該絮凝劑對垃圾滲瀝液和沙湖湖底水的處理效果,結(jié)果見表5。

        表5 復(fù)合絮凝劑處理其他類型污水實(shí)驗結(jié)果Tab.5 Results of composite flocculant handle other types of sewage

        從表5數(shù)據(jù)可以看出,新型污水復(fù)合絮凝劑在處理高濃度有機(jī)污水上,效果不理想,而處理污染物濃度較低的污水效果很好。造成這種結(jié)果的原因主要是由于兩種污水的污染物種類不同,垃圾滲瀝樣液中主要污染物是富里酸、腐殖質(zhì)等大分子有機(jī)物,不易形成絮凝體,而沙湖湖底水的主要污染物是各種無機(jī)離子、小分子的甘油、膽固醇類物質(zhì),很容易被絮凝劑捕集,形成絮凝體。

        5 結(jié)論

        1)研制了一種復(fù)合絮凝劑,為聚氯硫酸鋁鐵(PAFCS)、陽離子型聚丙烯酰胺(PAM+、殼聚糖(CTS)的復(fù)合體。配比為V(PAFCS)∶V(PAM+)∶V(CTS)=8∶6.5∶1。用該復(fù)合絮凝劑處理城市生活污水,濁度去除率達(dá)到了90%以上,COD去除率也能達(dá)到75%以上。處理1噸污水的絮凝劑成本為0.144元。

        2)該復(fù)合絮凝劑在處理高濃度有機(jī)污水上,效果不理想,而處理污染物濃度較低的污水效果很好。

        [1] 周啟星,黃國宏.環(huán)境生物地球化學(xué)及全球環(huán)境變化[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

        [2] TangHongxiao,StummW,CoagulatingBehavioursofFe(Ш)Polymeric Species,Ⅰ,Ⅱ[J].WaterReasearch,1987,21(1):115-121,123-128.

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        Preparation of a Novel Composite Flocculant for City Wastewater Treatment

        YOU Qi-jia,PENG Shan-shan,ZHANG Jian-cheng,YANG Yi-shi,ZENG De-fang*

        (School of Resource and Environmental Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)

        The novel high-efficiency composite water flocculant was prepared by compounding PAFCS,PAM+and CTS.The best formula for ordinary city wastewater is V(2%PAFCS)∶V(0.2%PAM+)∶V(0.2%CTS)=8∶6.5∶1.The removed rate of COD could be 75 percent,and the cost was 0.144 yuan per ton.

        flocculant;sewage;polychloroprene ferric sulfate;cationic polyacrylamide;chitosan

        X703.5

        A

        1004-275X(2015)05-0013-04

        10.3969/j.issn.1004-275X.2015.05.003

        收稿:2015-07-28

        尤琪嘉(1996-),女,山西人,本科學(xué)生,主要研究自來水絮凝劑的研制。

        *通信聯(lián)系人:曾德芳,電郵:df5152@163.com

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