生活污水混凝处理试验研究

抓化约术第2兽第1期200年1月生活污水混凝处理试验研究张敬东1,徐金兰1,潘玲(1.武汉大学资源与环境科学学院武汉430072;2.武汉大学化学与分子科学学院武汉430072)摘要:通过混凝实验比较了明矾、碱式氯化铝、合铝寰快以及硫酸快5种混凝剂强化处理生活污水的效果,井分析了pH对OD、总确去除率的影响,铝系温凝剂处夏效果好于铁系混凝剂关键训:生活污水,混凝处理:一级处理中图分典号:X707文献禄识确:A文家号:100365042004)01003003近年来我国已经投入大量的资金用于治理水污衰1武汉大学茶港排污口生话污水水质染问题,并取得了一定的成效,特别在工业废水的治理项目ODmg/L氨氯(mg/L)总确(mg/LpH方面,如2001年工业废水排放达标率为85.64%,但浓度130~200401.30~3.907.20~7.90日益突出的是生活污水处理问题,2001年全国废水排放总量428亿t,生活污水排放量228亿t,占废水排放2试验结果及分析总量的532%;废水中化学需氧量排放总量1407万2.1加药量对处理效果的影响t,繁而城镇生活污水中化学需氧量就占排放总量的各取1L污水,分别加人混凝剂进行混凝实验568%。2001年城市生活污水处理率已达到18.5%,1~图5分别表示了它们的处理效果。实验过程中发但这还不能满足控制生活污水中污染物质排放总量的现混凝剂为明矾时馒搅时出现矾花矾花小而密实,要求因此,须加快城市污水处理厂的建设口沉降速度慢,约30min;投加其它混凝剂时,出现矾花采用化学絮凝强化一级处理工艺处理城市生活污快而较大沉降快水时,对污染物负荷的去除情况。选取了常用的铝盐在水中明矾会发生剧烈的水解反应和聚合反应,铁盐系列混凝剂以pH浊度、碱度、COD、总氮、总磷反应过程中会产生大量的[H],水解和囊合反应交等为检测指标,试验了不同灑凝剂投加量原水不同替进行,并在合适的pH范围内生成一系列复杂的动pH等变化对处理效率的影响2=力学中间产物,具有较高的分子量和较高的电荷,因而1试验材料和方法凝聚能力较强。图1表示了明矾对COD浊度、总磷、总氮的去除效果。1.1试验药刺及方法混凝剂采用了工业用明矾、聚合铝、碱式氯化铝、硫酸铁和聚合铁等;采用6个1L大烧杯,用量筒量取]L搅匀的污水投入混凝剂,用DB621六联搅拌机快速(200/min)搅拌2min,慢速搅拌10min,搅拌停止后静置30min,取上层清液进行分析。明砜投加量/1.2分析项目及方法图1明矾不同投加量的COD浊度、TNTP去除率pH采用PHS25酸度计;总氯测定采用过硫酸钾从图1可知,COD和总氮的去除率随投药量的变氧化一紫外分光光度法;总碘测定采用氯化亚锡还原化不明显,COD去除率为65%~75%,总氮为30%左光度法COD测定采用重铬酸钾快速法;浊度测定采右.而浊度在投药量小于100mg/L时,随投药量的增用2100P便携式散射光浊度仪。加而增大;大于100mg/L时变化不明显,所以最佳投生活污水取自武汉大学茶港排污口1污水水质如药量为100mg/L1.3生活污水水质碱式氯化铝对COD、浊度、总磷的去除能力较明表1。矾而言有所提高,如图2所示。COD、总磷去除率最作者筒介:张敬东(1966-),女博士副教授,主要从事水污染控制工大值分别为85%95%;而浊度随投药量变化不明显程方画的敏学与研究工作大约为95%由于碱式氯化铝是一种多核多羟基络合生活污水混凝处理试验研究张敬东,等物电解质,在水溶液中产生大量的聚合阳离子可以显著地中和或降低造成水浑浊的自然胶体的负电荷。另外,它还具有较其他混凝剂大得多的分子量和架桥结构形式,因此吸附能力较强,所形成的絮体也较大;是图5硫酸铁不同投加量的COD浊度、TN、TP去除率2.2pH对处理效果的影响在实验中还考察了污水的pH值对有机物、总瞵破式氯化帽投加量/g的去除效果的影响。用NaOH溶液或盐酸溶液调节图2碱式氯化铝不同投加量的COD浊度TNTP去除率H值调至5~9,然后进行混凝实验实验结果如图聚铝是一种AP+盐到AI(OH)3(固)之间的一系6图7所示列准稳态物质环境稍有变化时就会出现脱稳现象,它作用原理是:(1)对水中胶体颗粒污染物进行电中和;(2)对以凝聚的次生粗大颗粒进行吸附架桥的絮凝作用;(3)除去水中有害离子的吸附和络合作用。其去除效果如图3所示。图6pH对COD去除率的影响聚合铝投加量/,L图3聚合铝不同投加量的COD浊度、TNTP去除率主由图3可知,随加药量增加,总磷的去除率逐渐增大;而浊度、COD变化不明显,分别为97%75%右。与铝离子相似,水合铁离子也能在一定条件下发图7pH对TP去除率的影响图6表示明矾碱式氯化铝,聚合铝以及聚合铁对生水解聚合成核至沉淀等囊合反应导致生成各种铁cOD的去除率随pH的变化情况。由图6分析可知的聚合组分。去除效果如图4图5所示,将图4、图5聚合铁对COD的去除效率随pH增大而增大;在pll进行比较可得出聚铁的去除效果明显好于硫酸铁,因小于8时铝盐对COD去除率随pH增大而增大,当为硫酸铁中的硫酸根可起桥连作用,促进简单铁离子水解产物的聚合更主要的是其中的铁离子在使用前pH大于8时,COD的去除率呈现下降趋势。由于随pH增加铝离子和铁离子就发生水解,生成各种羟基已经发生水解聚合并经过一段时间的陈化投放到水离子各离子的羟基之间可能发生架桥连接,形成多羟中以后,由于稀释pH值的变化,其已经形成的水解聚基络合物,它们不仅可以中和胶体表面所带的负电荷,合组分会进一步变化。从图4可知聚铁对总碘的去除还可以起吸附架桥作用,因此凝聚作用逐渐增强。但效率明显好于铝盐,可高达98%当pH过大时多为Al(OH)、[A(OH),]、「A(OH)4]等形式存在于溶液中,由于这些最终的水解产物带有负电荷或不带电,与胶粒表面不能起到电中和作用且吸附架桥作用也减弱因此脱稳效果变差。从图6中还可发现聚合铝对COD的去除效果明0100150a003030頓往4050苗显好于其他混凝剂。聚铝是指AP盐到Al(OH)聚钱投加盘/g.L(固)之间的一系列准稳态物质,一般是二铝到十三铝图4聚铁不同投加量的COD、浊度、TN、TP去除率下转第84萸)环坨钓我术第27卷第1期2004年1月得较高的降解率5-。大P>0.05。2.4正交实验结果2.5结论表43因素3水平实验安排及菌种正交实验结果1)同一来源的菌种经过紫外射线诱变由含酚实验因素0值695m)培养基筛选出2 min QF2、3 min QI3菌种。序号温度 pH NaCl浓度空白QI(2)QH2、QH3菌种的降酚能力大小不一但都比1.3841.425未诱变的原始分离菌种好其中QH2较好说明紫外20.9111.372射线诱变菌种在2min条件下取得较好的结果。1.2931.37221.5031.490(3)温度对QH2、QH3生长影响有非常显著的意321.5191.523义P<0.01H和盐浓度的影响接近P>0.052种微22333622131.5071.492生物在30℃时生长良好1.2831.30(4)用QH2、QH3菌种处理炼油厂废水菌种能有20.9831.3效降解较为复杂的含酚污水且QH2菌种处理效果最21.5281.361QH2k4.1764.3094.3124.226佳。紫外诱变优势菌可直接用于处理含酚废水。K24.44.1634.2334.259[参考文献]k34.0564.2464.1734.233[Ⅰ]关伯仁,环境科学基砒M]北京中国环境科学出版社,R0.430”0.1460.1390.033H3 K3.9574.14.2473.977[2]罗建中刘鸿.紫外诱变优势菌处理含氯废水J]上海环K24.5763.9514.0404.207境科学2000J911)529-531k33.7164.1983.9624.065[3]周乐民张梅芳李芳丽籌.紫外光对黑曲霉进行诱变提R0.860*0.2470.2850.230高糖化九J]广西农业大学学报199615(1):75-76*表示2水平与1、3水平间进行两两比较P<0.01[4]胡邦灿费龙现代环境监测技杺M]北京中国环境科*表示温度、pH值和盐浓度与空白组分别进行两两比较P<0.0l学出版社J999由表4所示的正交实验结果表明温度对2种菌5]任源吴超飞韦朝海苯胶分解菌的驯化筛选研冠1体生长影响有非常显著的意义P<0.01H和盐浓度环境科学研究J998(4)46.的影响接近P>0.05各因素之间的交互作用不明显P6] Aksu Z imon Judd. Novel SMBR for the treatment of raw>0.05。3种微生物在30℃时生长较好而NaCl浓度sewage( submerged membrane bioreactor )[J ]. Filtrationand Separation 2000 37(8)34和pH值对不同的菌株又有不同的影响且影响不(收稿2002408-15修回2002-104)可······················上接第31页)处理后可达到排放要求,有较好的脱磷效果,高达的羟基络合物,它们对水中的胶体颗粒或胶体污染物98%以上但脱氮的效果不是很理想约20%~30%。进行电性中和、脱稳和吸附架桥作用。铁盐对COD、总磷的去除效果优于铝盐但出水污水中的磷主要以磷酸盐形式存在,它的去除主色度高是现淡黄色。要与A3、Fe3‘结合形成沉淀物而去除。由图7可知COD和总磷的去除率受pH影响较大H过高或当pH为酸性时,总磷的去除率特别低。因为此时溶过低都会造成去除率下降最佳pH为6.5~7.5液H]浓度高磷主要以酸式磷酸根离子形式存[参考文献]在而不易与无机金属离子形成沉淀因此难以去除痂[1]中国环境状况公报201水环境R1国家环保局20025[2]张智邱维涨庆国.城市污水强化一级处理技术及发展当pH为6.7左右时批此时磷主要以正磷酸根形式存趋J]重庆环境科学200123(1):649.在而与A3、Fe3形成沉淀所以磷的去除率较好;「3]陈昱姜应和李玲玲.城市污水强化一级处理技术评析从图7还可看出,当pH大于8铝盐对总磷的去除效[J]给水排水20006(12)26-28率下降而铁盐变化不明显。因为pH过大时生成的[4]王东海文湘华低浓度生活污水化学强化一级处理的试验研究J]给水排水19992(9)10-13AKOH)会溶解生成AO3而不与磷酸根离子结合从[5]姜应和李玲玲混凝法强化城市污水厂一级处理的试验而使得混凝效果变差。研究J]中国给水排水200016(3)6] Coma J Jabbouri A Grasmick A Intensive Primary Treatment3结论of Urban Wastewater[ J]. Wat Sci Tech 1991 124( 7):217-