城市污水絮凝沉淀处理中的混凝剂的研究和开发

abao

何海鸿

（上海天和环保科技有限公司，200437）

[摘要] 药剂特性对城市污水絮凝沉淀处理中除磷和去除COD的实验研究。开发无机高分子的一些规律和基本开发思路。 [关键词] 化学除磷；COD去除率；聚合氯化铝；复配 1 前言 随着国内在城市污水处理中选择一级强化絮凝来除磷、COD、BOD、SS、脱氮工艺的增加，对水处理药剂的需求同时激增。但以前缺乏混凝剂在该领域的详细应用研究以及如何提高用在该领域的混凝剂产品的性能，从而降低一级强化处理城市污水的成本和提高一级强化絮凝处理城市污水的能力和减少排放水中的COD、BOD、SS、色度和总磷等。 一般一级强化絮凝处理能够去除70%悬浮固体，50%生化需氧量，总磷也可以降低到1mg/L以下。同时添加高分子聚合物，高分子聚合物的投加在0.5mg/L左右。药剂的投加量如表1。

表1

聚合氯化铝/(PAC)	≥100mg/L
FeCl3	≥75mg/L
硫酸铝	≥100mg/L

2 基本原理和在实验中的一些数据研究 2.1 化学除磷 文献中[1]提到污水化学除磷基于以下化学反应： Al3++PO43-→AlPO4↓ pH=6～7　　　　　　　 式1 Fe3++PO43-→FePO4↓ pH=5～5.5　　　　 式2 5Ca2++3PO43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓　　pH≥8.5　　　　 式3 由于在实际中，反应并不是100%有效进行的，加之OH—会与金属离子竞争反应，生成相应的氢氧化物，所以实际的化学药剂投加量一般需要超理论量，以保证达到所需要的出水P浓度。德国在计算时，提出了投加系数β的概念，即： β=(molFe,molAl)/molP　　　　　　　　　　　 式4 投加系数β是受多种因素影响的，如投加地点、混合条件等，实际投加时建议通过投加试验确定，图1是投加系数和磷减少量的关系。在最佳条件下（适宜的投加、良好的混合和絮凝体的形成条件）β=1；在非最佳条件下，β=2～3或更高。过量投加药剂不仅会使药剂费增加，而且因氢氧化物的大量形成也会使污泥量大大增加，这种污泥体积大、难脱水。

图1 在无干扰因素时药剂投加系数和磷去除量的关系图 略

德国在实际计算中，为了有效地去除磷（出水保持＜1mg P/1），β值为1.5，也就是说去除1kg磷，需要投加： 1.5×（56/31）=2.7 kg Fe或者：1.5×（27/31）=1.3 kg Al 2.2 除磷的实验数据研究 3H-1型聚合氯化铝和市场上通用的聚合氯化铝在相同的商品投加量和完全相同的实验条件的基础上处理上海的城市污水比较，原水数据和絮凝搅拌实验数据分别见表2和表3。

表2

原水来源	原水主要指标
上海竹园污水处理厂	COD	总磷
	300	4

表3

样品名称	样品规格		原水来源	处理后水的各项指标
	有效成分	盐基度		COD	总磷
3H-1型聚合氯化铝	Al2O3%=6.5%	85%	上海竹园污水处理厂	85～115	≤0.91
普通聚合聚合氯化铝	Al2O3%=10.0%	80%		126～180	≤0.99

注：投加量都是商品量的110mg/L（以AL3+计算分别为：3H-1型聚合氯化铝：3.8mg/L。普通聚合氯化铝：5.8mg/L） 加PAM阴离子0.5mg/L在实验过程中的现象如下： 3H-1型聚合氯化铝反应快，在加入15～20min就有矾花出现，而其他产品在30min以后才出现。 添加PAM前后的矾花大小相差不大。 3H-1处理沉淀后的水的色度明显小。 通过以上的数据，竹园的污水处理对磷的去除一般在3mg/L左右。按文献中介绍的德国常用计算方法，β值取1.5计算： 需要的消耗的Al3+：3.9mg/L。 按β值取1.0计算需要的消耗的Al3+：2.6mg/L 从数据来看，可能存在： ⑴ 在相同的条件下，改变化学絮凝剂的一些性能可以降低β的取值； ⑵ 水中可能存在一些有机磷，被水中胶体吸附，絮凝剂通过胶体电中和去除胶体的同时去除一部分有机磷。 2.3 COD的去除 在许多文献中都提到絮凝沉淀对水中COD的去除效果不是很好，一般的去除率只有50%左右，这是由于许多水溶性的小分子量的有机物很难通过絮凝来沉析分离。 从上海竹园用3H-1型聚合氯化铝处理污水的实验数据来看，提高药剂的絮凝效果同样可以提高COD的去除率。 分析，可能是由于在提高药剂絮凝效果的同时是提高了药剂的分子量和聚合度及聚合物的电荷。在药剂的水解絮凝过程中加强了对有机物的絮凝去除。 3 相关混凝剂的开发 从使用3H-1型聚合氯化铝和其他一些产品的对比实验来看，城市污水处理的药剂开发同给水处理中的药剂开发方向和基本原理是保持一致的。 从实际经验来看，开发聚合硅铝和添加其他改变絮凝效果的添加剂对污水处理药剂同样可以提高实际水处理效果。 目前国内实际应用的产品有： ⑴ 通过加阴离子酸根来增加产品的聚合度，由于用于污水处理的药剂一般都是部分或全部铝酸钙粉使用生产的聚合氯化铝，加硫酸根SO42—主要和钙离子Ca2+反应了，起不了作用。而磷酸钙Ca3(PO4)2在该pH的条件下有一定的溶解度，所以在该种产品中一般加入少量的磷酸根PO43—来增加产品的聚合度和提高单个分子的电荷度。但该方法生产的产品不稳定，主要是对产品的盐基度要有所控制、同时在使用时要求严格掌握稀释方法；而且该方法增加产品的成本较大，大概要增加50～70元/吨（10%的液体产品）。 ⑵ 通过产品工艺调整来提高处理效果。目前我们通过改变工艺条件来提高处理效果。在上海的几个电厂和上海竹园污水处理厂实验效果是：Al2O3=6.5%的产品在完全相同的条件下比Al2O3=10%的产品还好。该产品由于只是通过改变工艺条件及加入少量的聚硅酸，对产品成本几乎没有提高。 ⑶ 其他各种添加有机絮凝剂的办法，确实能高产品的絮凝效果，但同时产品的成本也提高较多。 4 新产品开发的一些原则 从水处理的实际经验来看，基本符合如下一些规律： 聚合硅酸、有机聚合物等无机、有机高分子助凝剂和混凝剂搭配使用，两种分开投加比两种复配到一起投加的效果好，而且节省有机高分子絮凝剂的投加量。 根据以上规律，开发高效聚合氯化铝应该从无机高分子混凝剂本身着手，研究如何提高无机高分子的电中和性，而非着手在复配上。 本文只是我们在实际应用研究中的对产品开发的一些经验，供各位同仁参考，交流。同时希望得到指点。

chinayzb

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yehl1237890

学无止境啊！

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活性炭

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singnn

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