磁絮凝深度处理生活污水

文章编号:１００７￣２２８４(２０１９)０７￣０１１０￣０４磁絮凝深度处理生活污水段志辉１ꎬ李彦２ꎬ李光柱２ꎬ樊林栋２ꎬ胡培源２ꎬ李亚男１(１.太原理工大学环境科学与工程学院ꎬ太原０３００２４ꎻ２.中核新能核工业工程有限责任公司ꎬ太原０３００１２)摘要:为改善生活污水的出水水质ꎬ采用磁絮凝技术处理经常规工艺处理后的生活污水处理厂的二沉池出水ꎬ通过单因素和正交实验ꎬ研究确定磁絮凝技术深度处理生活污水的最佳反应条件ꎮ结果表明ꎬ磁絮凝在ｐＨ为８ꎬ磁粉、ＰＡＣ、ＰＡＭ投加量分别为１００、４０、０.５ｍｇ/Ｌꎬ按磁粉、ＰＡＣ、ＰＡＭ的顺序投加ꎬ可达到最优条件ꎮ在此运行条件下ꎬ出水ＣＯＤ、ＳＳ、ＴＰ的去除率分别为８９％、９７％、７４％ꎬ均能达到一级Ａ标准ꎮ该技术中磁絮凝体沉降速度快、含水率低且可回收利用ꎬ可为生活污水的提标改造提供参考ꎮ磁絮凝技术出水水质好的原因在于磁吸引力和表面电荷的共同作用ꎮ关键词:磁絮凝ꎻ生活污水ꎻ深度处理ꎻ正交实验中图分类号:Ｘ７０３ꎻＴＶ２３１.４文献标识码:ＡＴｈｅＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＤｏｍｅｓｔｉｃＳｅｗａｇｅｂｙＭａｇｎｅｔｉｃＦｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎＤＵＡＮＺｈｉ用提供参考ꎮ１实验部分１.１原水与试剂原水采自太原市某污水处理厂二沉池出水ꎬ该厂６月份二沉池出水水质指标为:ｐＨ为７.２３~７.５１ꎻＣＯＤｃｒ为２０.１~５８.４ｍｇ/ＬꎻＮＨ３－Ｎ为０.６５~４.７７ｍｇ/ＬꎻＴＰ为０.５~２.２５ｍｇ/ＬꎻＳＳ为４.８~８ｍｇ/Ｌꎮ可见ꎬ二沉池出水水质基本符合«城镇污水处理厂污染物排放标准»(ＧＢ１８９１８－２００２)的一级Ｂ标准ꎮ试剂:磁粉Ｆｅ３Ｏ４(优级纯ꎬ９９％)聚合氯化铝ＰＡＣ(分析纯ꎬ含量以氯化铝计不少于２８％)ꎻ聚丙烯酰胺ＰＡＭ(分析纯ꎬ９０％)ꎻ氢氧化钠ꎮ１.２实验方法取二沉池出水１Ｌꎬ采用六联恒温搅拌机来控制实验的搅拌温度、速度和时间ꎮ混凝实验由以下三阶段组成:第一阶段为快速搅拌阶段ꎮ向原水中分别依次加入ＰＡＣ、磁粉、ＰＡＭ后进行快速搅拌ꎬ溶液中首先加入ＰＡＣꎬ此时分子粒径小ꎬ碰撞絮凝概率低ꎬ需要大的转速以加快絮凝ꎮ加入磁粉后ꎬ此时溶液中小分子的有机物已被ＰＡＣ絮凝起来ꎬ粒径变大ꎬ选择中等转速即可ꎮ相对应的ꎬＰＡＭ是把小分子的絮凝物凝聚成大颗粒的絮凝物ꎮ此时溶液中均为大粒径颗粒ꎬ选择较小转速即可ꎮ因此设定ＰＡＣ、磁粉、ＰＡＭ对应的搅拌速度为４００、３５０、２５０ｒ/ｍｉｎꎬ均搅拌１ｍｉｎꎻ第二阶段为慢速搅拌絮凝阶段ꎮ搅拌速度和时间为９０ｒ/ｍｉｎ和３０ｍｉｎ[７]ꎻ第三阶段为静置沉淀阶段ꎮ静置沉淀时间为１ｈꎮ混凝实验完成后ꎬ于液面以下２ｃｍ处取上清液ꎬ分别测定上清液的化学需氧量(ＣＯＤＣｒ)、悬浮固体(ＳＳ)、总磷(ＴＰ)、氨氮(ＮＨ３－Ｎ)、污泥含水率等指标ꎮ根据以上工艺参数ꎬ研究磁絮凝的去除效果ꎬ即考察药剂投加量、药剂投加顺序对出水指标去除率的影响及磁粉对絮体含水率的影响ꎮ最后通过正交试验ꎬ确定磁絮凝技术处理生活污水二沉池出水的最佳工艺条件ꎮ１.３水质指标及分析方法本实验中测定的水质指标为:ＣＯＤｃｒ、ＳＳ、ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ、ｐＨꎬ分别采用高温消解－重铬酸钾法、重量法、钼酸铵分光光度法、纳氏试剂分光光度法和ｐＨ计法进行测定ꎬ具体测定方法见«水和废水监测方法»(第四版)[８]ꎮ２结果与讨论２.１磁粉对含水率的影响混凝过程中ꎬ絮凝体含水率低时ꎬ更便于回收利用ꎮ加入磁粉进行混凝实验后ꎬ磁粉和悬浮物所形成的絮体可作为磁种回收利用ꎮ经测定ꎬ常规絮凝的絮凝体(混凝剂和悬浮物形成的絮体)和磁絮凝体的含水率分别为９９.５６％和５６.９０％ꎮ可见ꎬ磁絮凝的含水率比常规絮凝体的至少低４３％ꎬ磁粉会大大降低絮凝体的含水率ꎮ这是因为加入磁粉后ꎬ水中悬浮物与磁粉亲和[７]ꎬ从而产生吸附作用ꎬ使得孔隙水降低ꎬ形成的磁絮凝体紧密严实ꎬ因此含水率较低ꎮ２.２药剂投加量对磁絮凝的影响２.１.１ＰＡＭ投加量对磁絮凝效果的影响为研究ＰＡＭ投加量对出水指标去除率的影响ꎬ采用单因素实验ꎬ在控制ｐＨ、温度、ＰＡＣ投加量和磁粉投加量的情况下ꎬ改变ＰＡＭ投加量ꎬ以确定ＰＡＭ的最佳投加量及其对磁絮凝的影响ꎮ查阅参考文献ꎬ可知磁絮凝反应的最佳ｐＨ值为８[９]ꎮ反应各阶段控制ｐＨ为８ꎬ温度为２０℃ꎬＰＡＣ加入量为３０ｍｇ/Ｌꎬ磁粉投加量为１００ｍｇ/ＬꎬＰＡＭ的投加量分别为０、０.５、１.０、１.５、２.０ｍｇ/ＬꎮＰＡＭ投加量对ＣＯＤ、ＳＳ、ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ的去除效果见图１ꎮ可见ꎬ投加ＰＡＭ对ＣＯＤ、ＳＳ、ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ均有一定程度的去除效果ꎮ随着ＰＡＭ投加量的增加ꎬＣＯＤ、ＴＰ、ＳＳ的去除率先增加后降低ꎬ当ＰＡＭ投量为１ｍｇ/Ｌ时ꎬ达到最大ꎮＰＡＭ具有长链结构ꎬ可通过吸附架桥和网捕卷扫作用[１０]ꎬ使原本细小松散的磁絮凝体变得密实ꎮ