混凝沉淀处理生活污水的实验研究

张金梅

(四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000)

1 引言

混凝沉淀是污水处理中常用的处理方法，聚合氯化铝(PAC)，聚合硫酸铁(PFS)及聚丙烯酰胺(PAM)是污水处理中常用的几种混凝剂，借助于混凝剂，能加速污水中泥、水的沉淀分离，有效去除水中颗粒物质、胶体物质和溶解性物质，进而降低出水的浊度和悬浮物[1，2]。混凝沉淀中药剂的投加量、搅拌机的转速和沉淀时间都会影响沉淀效果[3～7]。

本实验以德阳市某污水处理厂进水为原水，研究了不同药剂投加量，不同搅拌速度及沉淀时间时的浊度去除率，以期得到最佳的混凝实验条件，为污水厂运行提供数据参考，进而降低污水厂的用药成本。

2 材料与方法

2.1 原水水质

实验用水取自德阳市某污水处理厂进水调节池，该水厂采用改良型AAO加D型滤池的三级生化处理工艺，水质指标如表1所示。

表1 水质指标 mg/L

原水中pH值为6.81，属于中性水质，此时，pH值的变化对浊度去除率的影响不明显，故本次实验不再调节pH值。

2.2 试剂

本实验使用的试剂为质量浓度100 g/L的10%聚合氯化铝(PAC)，质量浓度100 g/L的10%聚合硫酸铁(PFS)及质量浓度3 g/L的0.3%聚丙烯酰胺(PAM)。

2.3 分析方法

浊度采用YKM-BZD型浊度测试仪进行测定，pH值采用DG150型pH值测试仪进行测定，实验采用ZR4-6型混凝实验搅拌机进行混凝实验。通过浊度的去除率来确定最佳实验参数[8～10]。

3 实验方法

在一系列1000 mL水样中分别投加不同量的实验药剂，控制不同的搅拌速度和沉淀时间。取上清液，用浊度仪测试浊度，确定各个参数的最佳反应条件。

3.1 最佳絮凝剂的确定

取6份1000 mL水样，其中3份加入PAC，另外3份加入PFS，PAC和PFS的投加量分别为5 mL、6 mL、7 mL，搅拌机转速为600 r/min，沉淀时间15 min。在此条件下，测定浊度的去除率，结果见表2。

由表2可知，在相同的投加量时，PFS的去除率高于PAC。在实验过程中，也发现投加PFS相比PAC时，形成的矾花速度更快，颗粒大且重，沉降速度也快，同时又可避免使用PAC时残留的铝离子对人体健康的影响[10，11]。故在本次试验中，选取PFS作为最佳絮凝剂。

表2 相同的PAC/PFS投加量对浊度去除率的影响

3.2 PFS投加量对浊度去除率的影响

取5份1000 mL水样，PFS的投加量分别为5 mL、6 mL、7 mL、8 mL、9 mL，搅拌机转速为600 r/min，沉淀时间15 min。在此条件下，测定浊度的去除率，如表3。

表3 PFS投加量对浊度去除率的影响

由表3可知，在投加量为7 mL时，浊度的去除率最高。投加量少时，混凝效果不充分，悬浮物不能完全混凝沉淀；投加量适中时，胶体及悬浮物可快速脱稳并凝聚；投加量过大时，则会造成胶体复稳，沉淀效果变差[12～14]。因此，取PFS的最佳投加量为7 mL。

3.3 PAM投加量对浊度去除率的影响

取5份1000 mL水样，PFS的投加量为7 mL，PAM的投加量分别为3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL，搅拌机转速为600 r/min，沉淀时间15 min。在此条件下，测定浊度的去除率，如表4。

表4 PAM投加量对浊度去除率的影响

由表4可知，加入PAM后，浊度去除率有所提高，这主要是通过PAM中链状高分子物质的吸附架桥作用起到助凝作用，在PAM的投加量为4 mL时，浊度的去除率最高，当投加量继续增加时，去除率反而下降，这是因为当投加量过多时，会造成胶体颗粒复稳[15]。在本次试验中，取PAM的最佳投加量为4 mL。

3.4 转速对浊度去除率的影响

取5份1000 mL水样，PFS的投加量为7 mL，PAM的最佳投加量为4 mL，搅拌机转速为200 r/min、300 r/min、400 r/min、500 r/min、600 r/min，搅拌时间30 s，沉淀时间15 min。在此条件下，测定浊度的去除率，如表5。

表5 转速对浊度去除率的影响

由表5可知，随着搅拌机转速的增加，浊度去除率也在逐渐提高，出水效果越来越好，当搅拌机转速达到600 r/min时，去除率最高，所以最佳转速n=600 r/min。

3.5 沉淀时间对浊度去除率的影响

取5份1000 mL水样，PFS的投加量分别为7 mL，PAM的最佳投加量为4 mL，搅拌机转速为600 r/min，搅拌时间30 s，沉淀时间取5 min、10 min、15 min、20 min、25 min。在此条件下，测定浊度的去除率，如表6。

由表6可知，随着沉淀时间的增加，浊度的去除率在逐渐提高，当沉淀时间达到15 min之后，随着沉淀时间的延长，浊度去除率没有变化，因此，可以选择15 min作为最佳沉淀时间。

表6 沉淀时间对浊度去除率的影响

4 结论与建议

(1)在水样中分别投加5 mL、6 mL、7 mL的PAC和PFS进行混凝实验，搅拌机转速为600 r/min，沉淀时间为15 min，实验结果表明，PFS的平均去除率高于PAC，说明PFS的混凝效果优于PAC。

(2)以污水厂的原水作为实验用水，当100 g/L聚合硫酸铁(PFS)投加量为7 mL，3 g/L聚丙烯酰胺(PAM)投加量为4 mL，搅拌速度为600 r/min，沉淀时间为15 min时，浊度的去除率最高，为99.87%，此时混凝沉淀效果最好。

(3)在实验过程中发现，当加入PAM后，相比只投加PFS时，浊度的去除率由99.68%提高到99.87%，提高幅度不大，且上清液浊度均在1NTU以下，如果仅从浊度去除率考虑，可以不加PAM。

(4)对于搅拌速度，当达到400 r/min后，浊度去除率均在99%以上，随着搅拌速度增加，去除率虽有增加，但并不明显，如果从节能角度考虑的话，可以考虑将最佳搅拌速度设定在400 r/min。