宋詩穩(wěn)， 劉冉彤， 王 倩， 王天孝， 汪曉珊

(延安大學 石油工程與環(huán)境工程學院， 陜西 延安 716000)

0 引言

生活污水的有效處理途經(jīng)是先以物理化學技術(shù)提高其生物降解性，再采用生物法進行深度處理.通常采用的預處理技術(shù)包括物理化學吸附、萃取、超聲波處理、氧化還原、化學混凝等[1].研究表明，超聲波單獨作用或與其他技術(shù)結(jié)合均可加快廢水中有機物的反應速率，與傳統(tǒng)的物理法和生物法相比，具有效率高、操作簡單、對環(huán)境不會造成二次污染等特點[2,3].超聲波利用其空化作用產(chǎn)生的局部高溫、高壓使結(jié)合力強的化學鍵斷裂[4,5].另外，局部溶液形成的高溫高壓會使水分子裂解成·OH和·H自由基，其中的強氧化性自由基·OH可顯著降低廢水的COD和色度[6-8]，而達到處理廢水中有機物的目的.

由于微粒的布朗運動、膠體顆粒間的靜電斥力和膠體的表面作用，污水中的懸浮物及膠體物質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài).向水中投加混凝劑后，因吸附架橋作用、沉淀物網(wǎng)捕作用使膠體顆粒脫穩(wěn)，在布朗運動造成的顆粒異向絮凝作用下，聚集為具有明顯沉降性能的絮凝體.超聲波的機械作用可增大污水中有機物的比表面積、加快熱運動，使有機組分與混凝劑充分碰撞而提高膠體與雜質(zhì)顆粒物互相凝聚的共沉淀速率與絮凝效果[9]，改善有機物的去除效果.

基于此，本文將超聲波與化學混凝兩種處理方法相結(jié)合，研究聲化學協(xié)同混凝劑投加技術(shù)預處理生活污水的有效性.通過對實驗影響因素及水質(zhì)指標的測定探討其可行性.

1 實驗部分

1.1 研究對象

生活污水于2017年5月取自延安市污水處理廠進水泵房，水樣加硫酸調(diào)節(jié)至pH<2.0，于4 ℃保存(原水水質(zhì)見表1).室內(nèi)實驗在延安大學石油工程與環(huán)境工程學院環(huán)境監(jiān)測實驗室進行.

表1 原水水質(zhì)

1.2 實驗試劑與儀器

(1)主要試劑：重鉻酸鉀、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵銨、硫酸銀、硫酸亞鐵、硫酸汞、硫酸鋁鉀、鉬酸銨、硫酸鋅、酒石酸鉀鈉、碘化鉀、二氯化汞、酒石酸銻鉀、抗壞血酸、磷酸二氫鉀、六水合氯化鐵(FC)、聚合氯化鋁(PAC)等，均為分析純；實驗用水為去離子水.

(2)主要儀器：超聲波清洗儀(昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司，KH5200B型)、六聯(lián)電動攪拌器(國華電器有限公司，JJ-4)、濁度儀(美國Hanna，HI 93703-11).

1.3 實驗方法

化學需氧量的測定采用快速密閉消解法，氨氮的測定采用納氏試劑法，總磷的測定采用鉬銻抗分光光度法，懸浮固體的測定采用重量法，pH測定采用pH S-3C精密pH計.

1.4 超聲波協(xié)同混凝劑處理生活污水實驗

所有實驗均為3組平行樣，并做去離子水的空白樣.

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳超聲波處理時間

分析原因在于，超聲波的機械作用使溶液中大分子有機聚合物多相體系中的空化泡破滅，產(chǎn)生很大的瞬時速度[10]，形成強烈的振動，這種強烈的振動能使大分子碳鍵發(fā)生斷裂，使其分解為簡單的小分子有機物以被重鉻酸鉀氧化，從而使COD的去除效果逐漸變好.超聲處理時間超過800 s后，COD的去除率有所降低，這是因為此時液體中的有機物普遍發(fā)生了高級氧化反應以及等離子化學反應，被分解為水和二氧化碳等簡單小分子化合物[11]，因此COD的去除率又有所降低.

圖1 超聲處理時間對COD和去除率的影響(只超聲處理，不投加混凝劑)

2.2 投加混凝劑處理生活污水的最佳條件

2.2.1 最佳混凝劑種類及投加量

圖2 混凝劑投加量對COD去除率的影響(污水取樣量：200 mL，不超聲處理)

圖3 混凝劑投加量對去除率的影響(污水取樣量：200 mL，不超聲處理)

2.2.2 pH值對生活污水處理效果的影響

圖4 pH對COD去除率的影響(FC與PAC投加量：0.6 g/L與0.4 g/L，不超聲處理)

圖5 pH對去除率的影響(FC與PAC投加量：0.6 g/L與0.4 g/L，不超聲處理)

2.2.3 混凝劑種類及投加量、pH對生活污水濁度的影響

圖6考察了以濁度評價混凝劑種類以及投加量對生活污水的影響.由圖6可知，兩種混凝劑均使污水的濁度先變小后稍有增大.當200 mL生活污水中FC濃度為0.6 g/L，PAC濃度為0.4 g/L時，污水濁度最小，分別為3.95 NTU與0.89 NTU.

圖6 混凝劑投加量對污水濁度的影響 (污水取樣量：200 mL，不超聲處理)

圖7 pH對污水濁度的影響(污水中FC、PAC濃度：0.6 g/L與0.4 g/L，不超聲處理)

最佳混凝劑投加量下pH對生活污水濁度的影響如圖7所示.當pH為7.0時，兩種混凝劑的處理效果均達到最好，F(xiàn)C、PAC處理后的污水最小濁度分別為1.02 NTU、0.7 NTU.通過濁度實驗可知，pH為7.0時混凝效果最佳，且污水濁度值越小，COD值越低.

2.3 超聲波協(xié)同混凝劑處理-混凝劑投加與超聲處理順序?qū)炷Ч挠绊?/p>

表2 混凝劑投加與超聲波處理順序?qū)OD和去除率的影響

注：水樣200 mL、超聲波處理時間800 s、混凝劑PAC濃度0.4 g/L、pH=7.0

3 結(jié)論

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