混凝条件对再生水处理效果的影响试验研究.doc

混凝条件对再生水处理效果的影响试验研究陈颉（河北工程大学城市建设学院，河北邯郸 056038）摘 要：为研究混凝沉淀试验的最佳工艺条件和各种因素对再生水处理效果的影响，采用混凝剂 FeCl3、 Al2(SO4)3 和 PAC 与絮凝剂聚丙烯酰胺 PAM 复配，对污水处理厂二级出水进行静态正交试验和动态混凝沉淀试验研究结果表明混凝剂投加量是再生水水质最主要的影响因素，聚丙烯酰胺 PAM 投加量是再生水水质的第二影响因素FeCl 3 除磷效果最好，随着混凝剂投加量的增加而 TP 残余量继续降低但是 3 组药剂对 CODCr 的去除差别不大并随投加量的继续增加而趋于稳定PAC 除浊最好，3 组药剂对浊度的去除均存在最佳投量点，过量投加混凝剂反而降低处理效果最佳处理效果时动态试验混凝剂投加量高于静态试验混凝剂投加量关键词：正交混凝；静态、动态试验；FeCl 3；Al 2(SO4)3；PACThe Research of Influences of Coagulation Factors on Reclaimed Water Treatment CHEN Jie(College of Urban Construction, Hebei Engineering University, Handan 056038)Abstract：A static orthogonal test and a dynamic test were made on combined coagulants and flocculant, namely FeCl3、Al 2(SO4)3 and polyaluminum chloride (PAC)+polymer, to investigate the different influences of optimal process and various factors on reclaimed water treatment. The results showed that coagulant dosage was the main factor, PAM dosage was the second factor. The effect of TP removal of FeCl3 was best; the remainder of TP could be reduced continually with the increasing of coagulants dosage. But the removals of CODCr were not obviously different between the 3 coagulants and reached to stability with the increasing of coagulants dosage. PAC was the best one of the 3 coagulants at turbid removal, the optimum dosages of the 3 combined coagulants were exist. Excessive coagulants could lower the effect of treatment. The optimal coagulant dosage of dynamic test was higher than that of static orthogonal test. Key word: orthogonal coagulation；static and dynamic test；FeCl 3；Al 2(SO4)3；PAC水是人类生存的基本需求，是社会与经济与发展的重要资源。

由于我国水资源分布不均，人口分布不均和社会发展不平衡等原因，造成部分地区水资源严重紧缺，再生水回用不失为一种最为直接、现实而有效的节水手段混凝沉淀是再生水处理工艺中最基本也是极为重要的处理过程本文以污水处理厂二级出水为原水，采用混凝剂 FeCl3、Al 2(SO4)3 和 PAC 与絮凝剂聚丙烯酰胺 PAM 复配，对污水处理厂二级出水进行静态正交试验和动态混凝沉淀试验，以 TP、浊度及 CODCr 的去除效果为评价指标以获得最佳混凝剂及投药量，为再生水处理提供指导1 试验材料及方法1．1 试验材料及仪器试验用水取自邯郸东郊污水处理厂二级出水静态试验原水水质 CODcr=22.8mg.L-1， TP=1.034mg.L-1，浊度=2.10NTU混凝剂采用分析纯 FeCl3、Al 2(SO4)3； 聚合氯化铝 PAC 采用工业品级，Al 2O3 含量≥28 ％；使用时均配制成 2％水溶液絮凝剂 PAM 采用分析纯，使用时配制成 0.1％水溶液梅宇 MY3000-6 智能型混凝试验搅拌仪，重铬酸钾法回流装置， UNICO2100 Spectrophotometer，HACH2100P 浊度仪，民用压力锅，上海森信 DK-S16 型电热恒温水浴锅。

1．2 试验方法首先通过静态正交试验确定静态混凝沉淀的最佳工艺条件，分析各因素对处理效果的影响操作步骤：取 1000mL 原水 于混凝试验搅拌仪上的烧杯中先预搅拌0.5min（n=300r/min） ，使水样混匀后投入混凝剂，再快速搅拌 2min（n=300r/min）：至 1 min时投入 PAM，继续快速搅拌至 2min然后在正交表设定的时间内 慢速搅拌（n=50r/min） ，静置 30min 后取上清液分析 TP、浊度及 CODCr由于动态试验的斜板沉淀池的沉淀时间按30min 设计，因此静置时间为 30min动态试验采取连续运行方式，进水流量为 460L/hr分析砂滤柱出水的 TP、浊度及CODmn动态试验装置见图 1电磁阀电磁阀电磁阀增 压 泵中 间 水 箱 出 水电磁阀 颗 粒 活 性 炭 柱精 滤 柱 精 滤 柱 产 水 池压 力 表加 药 瓶 调 节 阀进 水 进 水 箱 增 压 泵石 英 砂承 托 层 反 冲 洗 水压 力 表纳 滤 膜排 泥污泥回流调 节 阀加 药 瓶 转 子流 量计浓 水 排 放斜 板 沉 淀 池蠕 动 泵增 压 泵投 加 次 氯 酸 钠转 子流 量计 转 子流 量计UV消 毒 灯 管 图 1 动态试验装置1．3 正交试验 （1）因素的选取：混凝剂的投加量、絮凝剂的投加量、反应时间对混凝的效果影响比较大，因此选为正交试验的因素。

原水中的重碳酸盐碱度（以 CaO 计，mg/L）经测定为 116 mg/L，计算所得原水碱度为负值，可以满足混凝剂水解对碱度的要求，不需另投加碱 【1 见给排水设计手册 p522】（2）水平的选取：根据单因素试验，当混凝剂单独投加量为 10 mg·L-1 时烧杯中均未见矾花生成当 10 mg·L-1 混凝剂与 0.5 mg·L-1 絮凝剂复配投加时，烧杯中均有细小矾花生成，因此混凝剂与絮凝剂的最小投加量确定为 10 mg·L-1 与 0.5 mg·L-1应尽量使水平覆盖要考察的范围3）因素水平表：这里进行了[FeCl 3、Al 2(SO4)3、PAC] ＋PAM 的 3 组 3 因素 4 水平正交试验，选用 L16(45)正交表，因素水平见表 14）试验评价指标：静态正交试验采用 TP、浊度及 CODCr 的绝对残余量为评价指标，进行综合分析动态混凝沉淀试验采用 TP、浊度及 CODmn 的去除率为评价指标，进行综合分析表 1 正交试验因素及其水平表因 素 水平 FeCl3投量/(mg·L-1)PAC投量/(mg·L-1)Al2(SO4)3投量/(mg·L-1)PAM投量/(mg·L-1)反应时间/min1 10 10 10 0.5 122 30 30 30 1 153 60 60 60 2 184 120 120 120 4 212 静态实验结果与讨论2．1 CODcr 去除效果的影响因素分析3 组药剂组合对 COD 指标的直观分析结果见表 2表 2 3 组药剂组合对 CODCr 指标的直观分析结果影响 CODCr 指标的因素主次顺序药剂组合 因素 混凝剂投量（净重）/(mg.L-1)PAM 投量 /(mg.L-1)反应时间/min较好水平 10 0.5 15FeCl3＋ PAM 相对极差 2.4 1.6 2.5较好水平 10 4 15PAC＋PAM相对极差 14.7 2.7 5.13较好水平 120 1 15Al2(SO4)3＋PAM 相对极差 4.57 4.00 1.42 由表 2 的极差分析可见，3 组药剂组合中有 2 组混凝剂投加量排在第一因素。

FeCl3＋ PAM 复配时，虽然 FeCl3 投加量排在第二因素，但它的相对极差与反应时间的相对极差很接近，仍为影响试验结果的主要因素因此混凝剂投加量仍然是影响 CODCr 去除效果的主要因素PAC＋PAM 的相对极差相对其他两组较大，说明 PAC＋PAM 的投加量对试验结果的影响较大3 组药剂组合正交试验去除 CODCr 的试验值见图 2由图 2 可见随着投药量的增加，3 组药剂对 CODCr 的去除相差不大并且对 CODCr 的去除效果不好这时由于原水的 CODCr 值较小，水体中有机物主要是分子质量较小、溶解度较大的有机物，具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物——金属氢氧化物所吸附[4 梁好 盛选军 刘传盛. 饮用水安全保障技术. 北京：化学工业出版社, 2007. P75]，并且混凝剂 PAC 与絮凝剂 PAM 本身均为有机物，反而因此使出水CODCr 值有所增加【2 杜显云等.生活污水正交混凝沉淀实验研究[J]. 能源环境保护，2006，20（2）：38】 图 2 正交实验的 CODCr 去除效果2．2 TP 去除效果的影响因素分析3 组药剂组合对 TP 指标的直观分析结果见表 3。

由表 3 中极差值可知，3 组混凝剂投加量的相对极差均位第一，是影响 TP 出水指标的主要因素，增加混凝剂投加量意味着可以明显提高 TP 的去除效果在 3 组药剂组合中 PAM 投量的相对极差有两组位于第三，这表明 PAM 投量对于 TP 的去除影响最小对于 PAC 和 Al2(SO4)3 组合，反应时间是影响 TP 出水指标的第二因素，这是因为絮体需要时间成长得更大，将水中溶解态的 PO43－ 吸附在絮体上沉淀去除[3 Mahmut Ozacar. Enhancing phosphate removal from wastewater by using polyelectrolytes and clay injection[J] . Journal of Hazardous Materials, 2003,100(1-3):131-146]由图 3 可见，3 组药剂组合对 TP 指标的去除都随着混凝剂的投加量增加而持续降低其中 FeCl3＋PAM 的除磷效果较好 0510152025303540451 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16实 验 序 号残余CODcr/(mg.L-1) FeCl3正 交 实 验 的 CODcr去 除结 果PAC正 交 实 验 的 CODcr去 除 结果Al2(SO4)3正 交 实 验 的 CODcr去 除 结 果表 3 3 组药剂组合对 TP 指标的直观分析结果影响 TP 指标的因素主次顺序药剂组合 因素 FeCl3 投量（净重）/(mg.L-1)PAM 投量 /(mg.L-1)反应时间/min较好水平 120 2 21FeCl3＋ PAM 相对极差 0.6127 0.163 0.085较好水平 120 2 21PAC＋PAM相对极差 0.662 0.152 0.167较好水平 120 2 18Al。