絮凝_膜过滤处理生活污水的研究

yuguoqingkong · 发表于 2007-7-27 08:36:08

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絮凝_膜过滤处理生活污水的研究

飞哥哥 · 发表于 2007-7-27 18:04:01

絮凝! 膜过滤处理生活污水的研究曾坚贤!石顺存!史红文 !湖南科技大学南校区化学工程系"湖南湘潭!""#$"# !摘要" 以生活污水为处理对象!选用了% 种无机絮凝剂和& 种有机絮凝剂进行了单一和复合处理时的对比研究!并考察了’( 值"投加顺序对)*+ 去除率的影响!在此基础上!探讨了絮凝和膜过滤结合对生活污水的处理效果# 研究表明!在三氯化铁和有机絮凝剂复合的最佳絮凝条件下!)*+ 的去除率达,%-左右$在膜分离过程中引入絮凝处理!能显著提高处理效果!)*+ 去除率在.%-左右!同时!絮凝处理后的膜通量迅速提高# !关键词" 生活污水$絮凝$膜过滤 !中图分类号" /.$012 !文献标识码" 3 !文章编号" !""# $ %&’(%&""!&$4 $ ""04 $ "! !"#$%&’ () "*& "+&,"-&)" (. -#)%/%012 31’"&31"&+ 45 -&-4+1)& .%2"+1"%() 6(-4%)&7 3%"* .2(66#28"%() 5678 9:;7<:;7! =>: =>?7@?7! =>: (A78B67 %!"#$%&’"(& )* +,"’-.$/ 0(1-(""%-(1! 23(4( 5(-6"%7-&8 )* !.-"(." 4(9 "".,()/)18! :-4(1&4( )!!&"!! ;,-(4& !"#$%&’$’C

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:’;G B;IH6B;H6E$ FGA@@?G;H:A7$ K6KNE;76 F:GHE;H:A7 目前!我国城市生活污水日益增加!然而!由于资金"能源等的限制!城市污水的处理率很低!使得城市附近水体的有机污染没有得到有效的控制!因此!如何增加生活污水的处理率!提高处理效果和降低能耗成了研究者关心的主要问题(2!&)* 投加絮凝剂的一级处理能显著提高水体中悬浮物及胶体有机物的去除率!提高一级出水水质!减轻后续工段的有机负荷!从而节省投资和运行成本(2!+)* 将絮凝和膜过滤相结合!充分发挥两者的优势!能显著提高固液分离效果和分离速率!节约处理时间!且可使出水水质获得较大的提高!为后续的深度处理创造条件!具有广阔的发展前景()!#)* 本文的主要目的是研究无机+ 有机絮凝剂在不同浓度及’( 值环境中对生活污水中)*+ 的去除效果!从而筛选出最佳絮凝剂"最佳投加量及絮凝条件!在此基础上!进一步考察絮凝和膜过滤结合对生活污水的处理效果* 2 实验部分 2L2 实验水质实验用水均取自湖南科技大学南校区生活污水排出口!其水质见表2* 表2 湖南科技大学南校区生活污水水质注’各项目单位除’( 值外均为K8 , -* 2L& 实验药品"仪器及方法无机絮凝剂’硫酸铝"硫酸铁"三氯化铁"聚合氯化铝"聚合硫酸铁* 有机絮凝剂’阳离子型聚丙烯酰胺%T3Q&"壳聚糖* 六联定时变速搅拌机’+U9 V ,&2 型! 配套有, 项目氨氮总磷./0 11 ’( 数值#" 2 !#" !# 2 #" +#" 2 ’"" #" 2 3#" 4 2 ’ 第&! 卷第4 期 &""! 年4 月工业水处理 56789:;<=> ?=

; A;@=:B@6: CD>E&! FDE4 =6’E!&""! 04 !"! #$ 值对单一絮凝剂去除%&’ 的影响絮凝剂的处理效果不仅与投加量有关! 而且 #$ 值对其也有较大的影响" 在最佳投加量下!考察无机#有机絮凝剂在不同#$ 值环境中的%&’ 去除率!所得结果如图( 所示" 在考察的#$ 值范围内! #$ 对有机絮凝剂去除水样中%&’ 的效果影响不大! 而无机絮凝剂均存在一个适宜的#$ 值范围! 超出这一范围!%&’ 去除率均有一定程度的下降" 由图( 可得!各絮凝剂的适宜#$ 值范围均接近生活污水的#$ 值!从节约酸碱药剂#降低成本考虑! 可直接对生活污水进行絮凝处理而无需调整#$ 值" 个) ! 大烧杯" 膜$单管!外径为!* ++!壁厚为! ++!长度为 (,- ++!膜材料为./!切割分子质量为0- --- 1!由武汉科林公司提供!采用外压式操作!其参数为压差 -2! 3.4!膜面流速( +" 5!温度(- #" 絮凝试验方法$取污水样放于$ ! 大烧杯中!加入絮凝剂后! 在搅拌机上以%&’ 6 "+78 快速搅拌 $ +78! 然后在&’ 6 "+78 下慢速搅拌& +78! 静置 (’ +78 后用注射器吸取上清液用于分析" )2( 分析方法 %&’$用重铬酸钾标准法测定" 氨氮$蒸馏纳氏试剂比色法" 总磷$过硫酸钾消化氯化亚锡还原光度法" 99$重量法" #$$#$5 : (% 型酸度计!上海大中仪器厂生产" ! 结果与讨论 !2; 单一絮凝剂浓度对%&’ 去除率的影响用无机# 有机絮凝剂在不同浓度下单独处理 )*+为*!!20 +< " !##$ 为=2> 的生活污水!所得结果如图)#图! 所示" 从图$#图% 可知!在低浓度区!随着絮凝剂浓度的增加!%&’ 去除率迅速增大!并达到一最大值!此后!继续增大浓度!%&’ 去除率有不同的变化$低分子质量的非聚合无机絮凝剂%硫酸铝#硫酸铁#三氯化铁&的%&’ 去除率几乎不增加或增加很少’而聚合物絮凝剂%聚合氯化铝#聚合硫酸铁#.?3# 壳聚糖&的%&’ 去除率却明显下降" 这可能是当浓度超过聚合物絮凝剂的最佳投加量后!由于空间位阻效应等因素的作用! 颗粒又重新处于稳定分散状态!即出现胶体再稳现象!致使%&’ 去除率下降" 图) 无机絮凝剂投加浓度对%&’ 去除率的影响图! 有机絮凝剂投加浓度对%&’ 去除率的影响为了比较絮凝剂的处理能力和用药量! 将其最佳投加量和对应的最高%&’ 去除率列于表%" 由表 % 可知!有机絮凝剂的%&’ 去除效果优于无机絮凝剂’非聚合型无机絮凝剂%硫酸铝#三氯化铁&较聚合型无机絮凝剂有更好的处理效果" 表! 絮凝剂的最佳投加量和对应的最高%&’ 去除率絮凝剂硫酸铁聚合氯化铝聚合硫酸铁三氯化铁硫酸铝,-. 壳聚糖最佳投加质量浓度" %+<(!/$& 0, *, *, 0, 0, )20 ! 最高)*+ 去除率"0 *)2( **2* *=2! *>2= 0!2) 0@ 0>20 试验研究工业水处理%’’1 2 ,A!%1%A& 图( #$ 值对单一絮凝剂去除%&’ 的影响 *, !"# 絮凝剂复合及投加顺序对$%& 去除率的影响将无机!有机絮凝剂复合使用"一般能提高处理效果"减少药剂投加量"节约运行成本"但其处理效果与絮凝剂的组合及投加顺序等因素有关# 取各自最佳投加量"将无机!有机絮凝剂两两复合"并考察投加顺序对生活污水的处理效果"所得结果见表#$ 从表! 可知"大多数情况下"将无机%有机絮凝剂复合使用能增加$%& 去除率"提高处理效果$ 由投加顺序可知&先加无机絮凝剂的处理效果较差"同时投加和先加有机絮凝剂的处理效果较好且$%& 去除率接近"从简化操作角度上考虑"采用同时投加较为有利$在絮凝剂组合中"以三氯化铁与有机絮凝剂复合使用的$%& 去除率最高"适宜于处理生活污水$ 表# 絮凝剂复合及投加顺序对$%& 去除率的影响 !"’ 絮凝和膜过滤结合处理生活污水选用适宜的絮凝剂及操作参数能获得较好的处理效果"但絮凝操作要涉及到沉降这一过程"且沉淀物中往往含水量较高"其处理时间长"占地面积大" 将絮凝与膜分离技术结合" 在膜过滤过程中进行絮凝处理"直接循环过滤"可实现一体化的快速分离$ !"’"( 不同处理方法的$%& 去除率比较取生活污水为试验用水"不作)* 值调整"在最佳絮凝剂投加量下"考察絮凝处理%膜过滤以及絮凝结合膜过滤三种处理方法下的$%& 去除率" 其结果如表’ 所示$ 表’ 不同处理方法下的$%& 去除率由表" 可知"单一膜过滤并不能获得较高的$%& 去除率" 这可能是生活污水中含有较多的有机小分子"超滤膜对它的截留作用是有限的"从而使得$%& 去除率不高$ 将絮凝与膜过滤结合后"$%& 去除率迅速提高"渗透液澄清透明"这是单纯的絮凝处理所达不到的"造成这一现象的可能原因是&一方面絮凝剂的加入起吸附架桥作用"使有机小分子附着在大颗粒上而被截留’另一方面在过滤过程中"膜表面形成了新的动态滤层"它对有机小分子有较高的截留作用$ !+’"! 投加絮凝剂对膜通量的影响膜分离过程不仅需要有适宜的$%& 去除率"以获得较高的处理效果"而且要有一定的膜通量"以得到可观的分离速度$ 笔者在压差为,"! -./"膜面流速# 0# 1"温度#, $下"考察了加入絮凝剂后的膜过滤行为"并与未作絮凝处理的膜过滤作比较"所得结果见图’$ 从图" 可以看出"在过滤初期"四种情况均有一个膜通量迅速衰减的过程" 这是由于浓差极化和膜污染形成的结果$在通量稳定阶段"四种情况差异较大"以三氯化铁絮凝的稳定通量最大".2-3 三氯化铁和壳聚糖3 三氯化铁的稳定通量次之"未作絮凝处理的稳定通量最低$ 这可能是由于絮凝剂的吸附架桥作用使颗粒变大"膜污染下降"使膜通量升高$ 有机絮凝剂3 三氯化铁体系较三氯化铁体系的稳定通量要低可能是由于有机絮凝剂除了具有絮凝作用外"对膜还是一种轻微的污染物$ 图’ 投加絮凝剂对膜通量的影响 # 结论 (4)单独作用时"有机絮凝剂与无机絮凝剂相比"前者有较好的处理效果’非聚合型无机絮凝剂的处理效果优于聚合型无机絮凝剂的处理效果# (!)有机絮凝剂的$%& 去除率受)* 值影响较少’无机絮凝剂均有一个适宜的)* 值范围"该范围接近于生活污水的)* 值" 因此污水可直接进行絮凝处理# 絮凝剂复合%&’去除率#( 同时投加先加无机絮凝剂先加有机絮凝剂 )*+,硫酸铁’5+6 ’#+7 ’6+7 )*+,聚合氯化铝74+# ’6+! 78+! )*+,聚合硫酸铁77+5 ’4+7 75+4 )*+,三氯化铁67+! 79+7 6’+9 )*+,硫酸铝64+5 7’+6 6!+# 壳聚糖,硫酸铁75+6 ’7+! 79+5 壳聚糖,聚合氯化铝7#+’ #:+6 76+4 壳聚糖,聚合硫酸铁78+7 ’4+5 7!+5 壳聚糖,三氯化铁65+6 6!+7 67+5 壳聚糖,硫酸铝68+# 7!+5 6#+7 处理方法 )*+, 三氯化铁絮凝壳聚糖, 三氯化铁絮凝膜过滤 )*+,三氯化铁絮凝结合膜过滤壳聚糖,三氯化铁絮凝结合膜过滤 %&’去除率#( 66+4 67+5 ’7+6 5’+9 56+7 曾工业水处理-.." / ,:"-"(

坚贤!等"絮凝; 膜过滤处理生活污水的研究 ’4 !上接第!" 页" 浓水样可生化性很差!!"## $"% 仅为&’()!所以可以认为! 通过催化湿式氧化预处理废水的可生化性都得到改善" 在*+& $#,’& -./ 条件下所处理的 01 酸母液浓缩样2"# 质量浓度从)+ +3) 45 # % 降至* &(3 45 # 6!可进入工厂生化池进一步降解" 该催化剂已运行7 个月!活性不变!稳定性良好" *’8 治理运转费用初评估根据催化湿式氧化小试处理01 酸母液的工艺条件及2"# 去除率! 按工厂0 1 酸废水年排放量 (3 &&& 9!初步估算了催化湿式氧化治理0 1 酸废水的运转费用!结果见表)" 表& ’() 治理*+ 酸母液废水运转费用从表) 可以看出!年处理总运转费用为)(8 &&& 元!平均每处理( 9 废水为*3’3 元!折合每处理( :5 $"% 为&’77 元" + 结论利用担载的贵金属1 稀土双活性组分催化剂!考察了反应温度#反应压力#体积空速#污水;0 和气水比对催化湿式氧化法处理01 酸母液废水效果的影响!含$"% ,7 +8( 45 # 6!色度为) 7&& 倍的01酸母液工业废水在反应温度*,3$#反应压力,’& -./#空速*’& <1(#;0 = 7’&#!$空气%,!$水% =**& , ( 条件下处理!$"% 和色度的去除率分别达到8)’,>和83’*>" 处理后废水的!"%#$"% =&’+,! 可进一步进入生化池降解排放!催化剂稳定性良好" 根据试验结果估算每处理( :5 $"% 运转费用约&’7-&’? 元"催化湿式氧化法处理01 酸母液废水有很好的应用前景" !参考文献" &.’祝万鹏!等’ 光催化氧化法处理染料中间体0 1 酸水溶液&/’’ 环境科学!(887!(?$,%(? 1 (& &!’王永仪!等’ 0 1 酸废母液的湿式空气氧化处理&/’’ 环境科学! .001!."$.%(+(1++ &2’@AB% ()7 9 &66 元# 9 ?’3 9 (&, 人工费+人.! 666 元# $人*/% +’7 9 (&, 合计# 元)’(8 9 (&) $+%絮凝剂复合使用能提高2"# 去除率!其中以三氯化铁与有机絮凝剂复合使用的处理效果最好! 且投加顺序表现为同时投加和先加有机絮凝剂的2"# 去除率较高" $,%将絮凝与膜分离技术结合!在实现一体化快速分离的同时! 能显著提高处理效果!2"# 去除率达?)>左右" 投加絮凝剂能减轻膜污染!提高膜过滤通量! 其稳定通量从高到低依次为( 三氯化铁体系^有机絮凝剂_ 三氯化铁体系^ 未絮凝体系" !参考文献" &(’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 &P’’ 给水排水!(888!*)$8%((& 1 (+ &*’师绍琪!袁琳!蒋展鹏!等’ 生活污水生物絮凝吸附强化一级处理的研究&P’’ 给水排水!(883!(,$*%() 1 ? &+’XC3‘AZ/I ]AB9D/IE cGCI