化学混凝法预处理农村生活污水万学彬

化学混凝法预处理农村生活污水万学彬

万学彬

中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北省武汉市430060

摘要：农村生活污水中氮、磷、有机物含量和浊度通常较高，直接排入水体或土壤中将会引起地表水或地下水水质的恶化。接触曝气生物滤池可以有效地去除水体中污染物，但是曝气生物滤池法除磷和脱氮存在相互影响，除磷效果较差，难以达到排放标准，并且待处理的污水常常含有大量的悬浮物，过滤时会在滤池内堆积大量活性淤泥，从而很大程度上降低滤层运行时间，增加清洗频次。因此，在进入接触曝气生物滤池处理之前需要对污染水质进行预处理。

关键词：化学混凝法；预处理；农村生活污水

混凝法是在废水中投加混凝剂后，在混凝剂自身的解离和混凝剂的水解产物作用下，使水中的杂质污染物和微小的悬浮物颗粒脱稳，互相凝结成可以与水分离的絮凝体，依靠自身重力下沉，从而达到分离的目的。一般来说，使胶体颗粒和悬浮物质脱稳的过程多数为无机混凝剂的中和作用原理，使脱稳的胶体颗粒互相连接的过程为有机混凝剂的吸附作用原理。

1混凝的作用机理

所谓双电层压缩，主要是指将以高价反离子为核心的电解质加到胶体分散体系内，不断提高溶液反离子强度，进而降低双电层厚度的方式，它有利于降低电位。电性中和作用主要是指将具有解聚功能的混凝剂加进溶液内，实现聚合物分子与胶体微粒表层的活性基团相互作用，再利用架桥网捕方式，发挥静电引力等作用，促进胶体颗粒不断吸附大体积的絮状体，进而让悬浮液逐渐趋向稳定。此外，还可应用沉淀物网捕功能等理论来阐释说明混凝现象。部分研究者曾建立动力学模型来观察、分析混凝过程，然而都无法解释为何废水会出现混凝沉淀状况。

2化学混凝的影响因素

2.1混凝剂的影响

当前，厂家多应用有机高分子絮凝剂、无机凝聚剂相互融合形成的混凝剂来处理选矿废水。这种混凝剂的应用，有利于显著提升废水处理水平。但在使用这种复配絮凝剂时要特别注意，应先将无机混凝剂投放进去，再投放机高分子絮凝剂，顺序不能颠倒。如果废水浓度非常高，则先投放的必须是有机高分子絮凝剂，它能充分利用架桥作用吸附溶液内的胶粒，再投放适量无机凝聚剂，由此可降低药剂使用量。加入多少混凝剂，如何添加混凝剂会对选矿废水处理成效产生重大影响。就用量而言，如果投加量偏少，选矿废水就无法进行理想化处理，处理所得水的水质也无法达标；如果投加量偏多，就不得不支出更多成本，且容易使水溶液出现复稳问题。尤其是高分子有机絮凝剂，大量投入时会提高废水里的COD指标，引发二次污染。通常情况下，可利用小型试验来确定投加量。

2.2水质的影响

混凝效果还受到pH值的影响。通常而言，混凝剂要呈现最佳处理情况，必须使其pH值保持在中性范围。酸性过大或碱性过大都会破坏混凝理想效果。水的温度也会影响混凝效果，不同混凝剂所能接受的水的温度不同。整体来看，水的温度过低，混凝效果将严重降低。主要是温度会直接影响混凝剂水解效果。如果水的温度过低，水解速度就会变慢，连带布朗运动遭遇负面影响。此外，共存杂质会产生较大影响。部分杂质会促进混凝，但部分杂质会破坏正常混凝。现有研究成果表明，普遍无机盐杂质有利于提高混凝效率，但酸性离子及其构成杂质会破坏胶体的有效凝聚。

2.3水力条件的影响

水力条件会对混凝过程、废水絮体的凝结产生重大影响。如何适当地优化水力条件，强化混凝效果已转变成选矿研究的大难题。现有研究指出，混凝水力条件主要有两个因素，一是搅拌强度，二是搅拌时间。物料混合时，必须快速搅拌，产生高速旋转涡流，才能促进小絮体通过混凝剂更好地聚合。

3实验方法

实验所用的生活污水为某村集中排污口所排出的污水，将取得的生活污水装满6个50l的塑料桶，混凝剂添加量依次为0mg•L-1、0.2mg•L-1、0.4mg•L-1、0.6mg•L-1、0.8mg•L-1、1.0mg•L-1，编号分别为A、B、C、D、E、F。加药后静置24h，之后取出水样上清液进行分析测试，并取水样混凝后生成的全部沉淀，将过滤后的沉淀物放置于电热循环烘箱内，调节温度至105℃，烘干至沉淀物重量不再变化为止，取烘干后的沉淀物用SMT提取法进行测试。

4结果与讨论

4.1混凝剂去除浊度效果的分析

在实验过程中，投药量为0.6ml•L-1、0.8ml•L-1、1.0ml•L-1的水样在添加药品几分钟后产生大量氢氧化铁沉淀，网捕卷扫作用十分明显，在短时间内就卷扫污水中的胶体物质和悬浮颗粒，并通过重力作用逐渐沉降至桶底。投药量为0.2ml•L-1、0.4ml•L-1的水样只是产生了大量细碎的钒花，由于小钒花沉降性能较差，因此悬浮于水中形成悬浮物，难以沉降。

产生网捕卷扫作用的投药量取决于水体中胶体粒子的浓度，若浓度小则投药量高。水样原水浊度18.3ONTU，并且没有明显的悬浮物，胶体粒子浓度较低，所以需要较多的投药量才能保证网捕卷扫作用的进行。

混凝24h以后，取各出水水样测定浊度。A、B、C、D、E、F水样的浊度分别为18.3ONTU、71.7ONTU、53.2ONTU、12.5ONTU、4.7ONTU、2.1ONTU，呈先增加后降低的趋势。

在实验进行过程中，我们还发现一个现象，投药量越多的水样，生成的钒花不仅越致密，而且颜色也逐渐由黑色过度为黄色。在对沉淀物进行干燥后，我们发现投药量为0.4ml•l-1的水样沉淀依然伴有略微的黄色，这说明水样Ｃ中有γ-FeOOH沉淀生成，但是由于投药量不足，生成的γ-FeOOH沉淀聚合度较低，与低浓度的胶体发生混凝生成大量细碎的钒花，此时的钒花主要为原水中的胶体粒子被低聚合度γ-FeOOH所吸附形成，所以从感官上看到的就是以黑色为主的悬浮物。水样B浊度升高的原因也是如此。我们可以通过投药后生成钒花黄色深浅来初步判断混凝效果。

该现象的产生就正好说明了无机铁系絮凝剂的最大缺点，沉淀速度快，卷扫作用小，如果水解过程未控制好，就会导致钒花破碎。因此需要对投药量进行严格的控制。避免出水水样浊度增高和铁含量超标。

4.2混凝剂去除TP和ＵＶ254效果的分析

随着投药量的增加，混凝剂对ＴＰ和ＵＶ254的去除效果逐渐上升，但是上升趋势逐渐减小。总的来说，对二者的去除效果都达到了较理想的效果。尤其是TP，在投药量为0.6ml•l-1（水样D）时就已经达到了GB8978-1996《污水综合排放标准》中规定的第二类污染物最高排放浓度的一类标准。

混凝剂对无机磷和有机物（包含有机磷）的去除机理不尽相同。各形态无机磷主要依靠与Fe3＋反应生成难溶物而去除，有机物则主要以胶体的形式存在于水中，依靠混凝剂的电中和、吸附架桥、网捕卷扫等作用以达到去除的效果。

总之，（1）以氯化铁（65％FeCl3•6h2O）为混凝剂预处理该村生活污水，最佳投药量为0.8ml•l-1。此时出水水质的TP、UV254和浊度分别为0.031ml•l-1、0.184ｃm-1、4.7ONTU，铁含量为0.350ml•l-1。（2）通过实验现象和结果结合水解度B*和Fe（Ⅲ）化学形态分布模式，分析得出最佳投药区间为0.6～1.0ml•l-1，同时可以通过混凝产生钒花黄色深浅初步断定混凝效果。

参考文献

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