王文浩唐春暉

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混凝法預(yù)處理高濃度有機(jī)制藥廢水

王文浩1唐春暉2

（1揚州市環(huán)境監(jiān)測中心站 江蘇揚州 225007 2揚州市環(huán)境監(jiān)測中心站 江蘇揚州 225007）

本文通過以加藥制度、加藥量、攪拌時間、攪拌速度等不同條件下所獲得絮體的分形維數(shù)、相應(yīng)的CODcr去除率、上清夜?jié)岫茸鳛樵u價指標(biāo)，確定最佳制藥廢水的混凝方案。研究結(jié)果表明：制藥廠車間原水以PAM作為絮凝劑，添加氯化鈣可獲較高CODcr去除效率及較大的絮體分形維數(shù)值。壓濾氣浮后出水以PAM作為絮凝劑，添加石灰乳濁液加PAC可獲得較好的CODcr去除效率及較大絮體分形維數(shù)值。

高濃度制藥廢水；PAM；氯化鈣；石灰乳濁液；PAFC；混凝條件；分形維數(shù)

隨著制藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已成為重要的污染源之一。制藥廢水的特點是濃度高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，屬難處理的工業(yè)廢水[1,2]。制藥廢水常用的處理方法大多為：物化法、化學(xué)法、生物法等處理技術(shù)。利用化學(xué)絮凝法在預(yù)處理階段將制藥廢水中的CODcr、色度、懸浮物和殘留藥物成分予以大幅度去除，降低廢水的藥物效能，使經(jīng)過預(yù)處理的制藥廢水水質(zhì)特性發(fā)生根本性改變，接近或達(dá)到普通有機(jī)廢水的水質(zhì)狀況，為后續(xù)處理的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)[3]。一些研究人員通過實驗驗證了絮凝體的分形參數(shù)與混凝效果的關(guān)系。常穎[4]、李孟[5]等對混凝控制的研究表明：對應(yīng)不同的原水濁度，改變混凝劑的投量后絮凝體的分形維數(shù)和沉后水濁度可表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。陸謝娟等[5]的實驗討論了不同的投藥量、攪拌條件、沉淀時間下，形成的絮凝體結(jié)構(gòu)和絮凝體分形維數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)絮凝效果好時，絮凝體的分形維數(shù)值偏高；分形維數(shù)在反映絮凝體絮凝變化程度時是非常靈敏的，可以用不同分形維數(shù)值來表征不同條件下形成的絮凝體的自相似分形特征。因此可以通過測定分形維數(shù)來控制混凝時絮凝體的成長。

1 高濃度有機(jī)制藥廢水的混凝實驗分析

1.1 試驗儀器及藥品

本試驗所使用的實驗儀器主要包括：體視顯微鏡；電子計算機(jī)用以測量分形維度

1.2 試驗用水

本文以該廠壓濾氣浮后出水為研究對象。壓濾氣浮后出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 氣浮壓濾后水質(zhì)指標(biāo)

1.3 實驗設(shè)計

取一定量水樣，放人1000mL燒杯中，調(diào)節(jié)pH值；投加不同種類、一定量的混凝劑或添加助凝劑；置于攪拌器上，在一定條件下，攪拌一定時間；然后靜置，測定水樣CODcr值。研究影響CODcr去除率變化的主要因素，確定最佳處理條件。重鉻酸鉀法測定CODCr；精密pH試紙法測定pH；濁度儀測定濁度。對拍攝的絮體照片，借助密度-密度相關(guān)函數(shù)并結(jié)合分形數(shù)學(xué)理論中投影-面積法計算經(jīng)圖像處理后絮體的分維Df。

1.4 絮凝體分形維數(shù)的測定方法

我們在測定原理上采用根據(jù)英國著名學(xué)者J．Gregory(格里高利)提出的利用絮凝體的投影面積與最大直徑的函數(shù)關(guān)系來計算絮凝體的分形維數(shù)。[6]絮凝體的投影面積與最大直徑的函數(shù)關(guān)系為：

式中，A為絮凝體顆粒的投影面積；d為投影的最大直徑；α為比例常數(shù)；Df為絮凝體在二維空間的分形維數(shù)。對(1)式求自然對數(shù)得：

由(2)式可知測定不同的A和d和，根據(jù)lnA與lnd的直線關(guān)系作圖，求出直線的斜率，就可求出分形維數(shù)Df。

本實驗采用MATLAB軟件計算絮凝體的投影面積及最大直徑，從而完成絮凝體分形維數(shù)的測定。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 壓濾氣浮后出水絮凝試驗分析

2.1.1 PAFC及氫氧化鈣投加量與出水關(guān)系

取氣浮壓濾后出水600mL，加入12mg的PAM作為絮凝劑，改變添加PAFC溶液的量得到其相應(yīng)的投加量下出水水質(zhì)及絮體分形維值如圖1。

圖1 PAFC投加量與出水關(guān)系

圖2 氫氧化鈣乳濁液投加量與出水關(guān)系

PAFC對CODcr的去除率較低，最高在投加量為150mg時去除率為0.5。絮體分形維數(shù)值在投加量為50mg時為最大（Df=2.27）。

將1mol/L的氯化鈣和2mol/L氫氧化鈉配置的氫氧化鈣乳濁液加入600mL污水中，得到其相應(yīng)的投加量下出水水質(zhì)及絮體分

形維值如圖2。

處理后水樣的濁度仍然較高，但是CODcr的去除率較高，在0.75～0.86之間。其隨著氫氧化鈣投加量增加而增高，當(dāng)投加量超過8mL后基本保持不變。絮體的分形維數(shù)在氫氧化鈣乳濁液投加量為10mL時達(dá)到最大值（Df=2.52）。

2.1.2 添加PAC溶液對氫氧化鈣處理影響

圖3 氫氧化鈣乳濁液中PAC投加量與出水關(guān)系

溶液中加入12mg的PAM作為絮凝劑及10mL的上述氫氧化鈣溶液，改變PAC的量得到其相應(yīng)的投加量下出水水質(zhì)及絮體分形維值如圖3。添加PAC溶液顯著提高了CODcr的去除率，其值一般在0.9以上。分形維數(shù)也變大其值范圍在2.15～2.58間，在PAC投加量為10mg時達(dá)到最大值（Df=2.58）。

2.2 pH值對氯化鈣處理效果的影響

用氫氧化鈉調(diào)節(jié)水樣pH值，在逐漸增大pH值時發(fā)現(xiàn)有細(xì)小沉淀產(chǎn)生。當(dāng)pH值為13時即有大量沉淀產(chǎn)生。向600mL水樣中加入1mol/L氯化鈣10mL，調(diào)節(jié)pH值得圖4。

圖4 pH值與氯化鈣處理出水的關(guān)系

可見當(dāng)pH值為13時可得很好去處效率，CODcr去除率為0.86，絮體分形維數(shù)在2.23。

3 結(jié)語

按照實驗結(jié)果及分析混凝法預(yù)處理壓濾氣浮后出水的最佳方案為：每處理600mL水樣，加入PAM的量為12mg。若用石灰乳處理則每600mL水樣中加入含氫氧化鈣1mol/L乳濁液10mL，同時添加PAC10mg可得取出效果為：CODcr去除效率為0.91左右，絮體分形維數(shù)值為2.58。若用氯化鈣處理則每600mL水樣中調(diào)節(jié)其pH值至13，氯化鈣投加量為1.11g。可得去處效果：CODcr去除率在0.86，絮體分形維數(shù)在2.23左右。

[1]李爾煬,史樂文,周希圣,嚴(yán)廣瑤.工程菌處理制藥廢水.

[2]劉曉濤.雙氯滅痛生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計 [J].污染防治技術(shù)1999,12(2)∶121-122.

[3]李世忠,高冠道,張愛勇.化學(xué)絮凝法處理制藥廢水應(yīng)用研究進(jìn)展.

[4]常穎,張金松,王寶貞等.強(qiáng)化絮凝工藝中絮凝體特征參數(shù)分析與研究[J].給水排水,2005,31(3)∶33-36.

[5]李孟,陸謝娟,黃功洛.絮凝分形技術(shù)處理有機(jī)微污染物原水的研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報,2004,26(2)∶21-23.

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圖5 2種混凝劑的用量對COD去除率的影響

圖6 2種混凝劑的用量對污泥層高度的影響

3 結(jié)語

通過混凝沉淀實驗可知，2種混凝劑對濁度去除率，COD去除率，污泥層的處理效果相差較大，其中PAC混合使用效果最好，處理廢水性價比高?？紤]到處理經(jīng)濟(jì)費用與處理效果，當(dāng)PAC混合藥液的投藥量為200mg/L時，處理該廢水較為合理，可以為處理同類的廢水提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

曹穎倩（1993—），女，本科在讀，廣東雷州人，主要從事環(huán)境工程研究。

王文浩（1987—），男，本科，江蘇泰州人，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。