《混凝—树脂吸附处理化工园污水厂二级出水的实验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝—树脂吸附处理化工园污水厂二级出水的实验研究（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要混凝一树脂吸附处理化工园污水厂二级出水的实验研究摘要复合功能树脂深度处理二级出水具有占地面积小、吸附容量大、选择性好、吸附和脱附再生容易、操作简单等优点，能够为企业节能减排，创造可观的经济效益、环境效益及社会效益。但是单纯利用树脂法处理二级出水，单批处理水量低，运行周期短，导致成本增加。混凝具有成本低、操作简单等特点，作为预处理工艺，可以提高废水的处理效果，减缓树脂的饱和速度，降低运行成本。本文以江苏某化工园区污水处理厂二级出水为研究对象，利用X A D 一8 、X A D - 4 联用分级技术及凝胶色谱对二级出水及混凝出水的化学、物理级分进行表征，选用氯化铁( F e C l 3 ) 、
2、聚合氯化铝( P A C ) 、聚合氯化铝铁( P A F C ) 对污水处理厂二级出水进行混凝优选试验，利用筛选出的最佳混凝剂通过单条件试验和正交试验，对影响混凝效果的各种操作条件进行优化组合。研究结果表明F e C l 3 处理该二级出水效果明显好于P A C 及P A C F ，在单因素试验基础上采用正交试验确定了F e C l 3 混凝的最佳参数为：投加量7 5 0 m g L ，p H 为8 3 ( 原水) 、水温3 0 ，混合速度3 0 0 r m i n ，混合时间6 0 s ，混凝强度1 0 0r m i n 、混凝时间1 0 m i n ，沉淀时间3 0 m i n 。F e
3、 C l 3 + P A M 组合强化混凝研究结果表明，采用聚丙烯酰胺助凝能显著提高混凝效果，减少混凝剂投药量( 投药量减少2 0 ) ，降低动力消耗( 搅拌速度由3 0 0r r a i n 降至2 0 0r m i n ) 。确定的最佳助凝操作条件为：混凝剂投加量：6 0 0 m g L ，P A M 投加量：l m g L ，p H 为8 3 ( 原 水) 、搅拌速度2 0 0r m i n 。经F e C I a + P A M 混凝处理后出水总磷 H o A W H O A H i M H o B 。总体来看，憎水性物质的含量( 8 4 6 4 ) 远远高于亲水性物质含量( 1 5
4、3 6 ) 。此外图2 1 还表明原水经混凝处理后，憎水性酸去除率最高为1 6 6 ，其次为憎水中性物，弱僧水性酸及亲水性物质有一定的去除但去除效果很差，而对憎水碱几乎没有去除效果。2 3 2 - “ 级出水及混凝出水的物理表征结果用于评价分子量分布的指标中，最常用的是重均分子量( M w ) 和数均分子量( M n ) 的比值( 简写为M w M n ) 忡2 。M w 是按试样质量统计的平均分子量，M n 是按试样分子数目统计的平均分子量。M w M n 越大，表明分子量分布越宽。表2 7 列出了原水及混凝出水分子量分布特征，图2 2 、2 3 分别给出了原水及混凝出水的G P C 谱图、
5、分子量分布图及H P L C 谱图。表2 7 原水及混凝出水分子量分布特征图2 2 原水及混凝出水G P C 谱图( a ) H P L C 谱图( b ) 分子量分布图2 3 原水及混凝出水有H P L C 及机物分子量分布图第二章水体有机物组成特性分级表征及混凝预处理试验图2 4 混凝出水p H 及残余铁离子随投药量变化曲线由表2 7 及图2 2 、2 3 可知，原水主要由大分子量有机物构成，主要集中在1 0 5 D - 1 0 6 D之间，占总溶解性有机物的9 4 6 ，大于1 0 6 D 的有机物仅占5 4 ，小于1 0 5 D 的有机物未检出。经混凝后大于1 0 6 D 的色谱峰消失
6、，1 0 5 D 1 0 6 D 的峰高明显变低，但同时有机物分子量分布变宽，M w M n 比原水增大9 1 2 ，不同区间段的小分子量的有机物明显增加，综合图2 2 、2 3 ，混凝后有机物分子量主要集中在1 0 3 D - - - 1 0 4 D 和1 0 2 D 。1 0 3 D 之间，分别占总有机物的3 8 5 ，4 2 2 。上述情况说明混凝对大分子量有机物有很好的去除效果。由图2 3 ( a ) 发现混凝后杂峰增多，可以推断在混凝过程中可能还会使一部分大分子量有机物转变成小分子量有机物。由图2 4 分析上述原因，随着F e C l 3 投药量的增加，溶液中F e 3 + 、F e
7、 2 + 逐渐增加，投加量1 0 0 0 m g L 时，F e ”、F e 黔含量高达2 9 5 m g L 、3 2 m g L 。一般认为混凝后溶液中F e 2 + 是由F e ”还原有机物转变而来，因此可以把F e 2 + 含量作为混凝过程中铁盐发生氧化还原反应的标志。理论上认为，F e 3 + F e 2 + 的氧化还原电位在酸性条件下为+ o 7 7 1 v ，具有较高的氧化还原性，而在碱性条件下为负值。由图2 4 可知，随着投药量的增加，溶液p H 逐渐降低，1 0 0 0 m g L时已下降至3 2 5 。这有利于有机物与F e 3 + 之间的氧化还原反应，通过氧化还原反应可能
8、使一部分大分子量有机无还原为小分子量有机物。龚剑丽，刘勇弟，孙贤波等人1 6 3 l 对上海市某城市生活污水处理厂二沉池出水的研究结果也表明城市生活污水中溶解性有机物含有的主要物质是憎水性酸，约占总溶解性有机物比例的5 2 - 5 8 ，其次为亲水性酸及憎水中性物。二级出水中溶解性有机物分子量分布主要集中在分子量大于1 0 4D 的有机物上，占4 8 8 。在三氯化铁混凝过程中，能去除几乎所有的大分子量有机物，对小分子、亲水性有机物基本没有去除效果。通过以上分析说明城市生活污水及化工废水经过生化处理后溶解性有机物成分具有一定得相似性，同时也可以推断出生化出水中大分子量有机物几乎完全为憎水性有机
9、物，而亲水性有机物多为小分子量有机物。混凝处理后如想进一步提高有机物去除率还需与其他能去除亲水性、小分子量( 1 0 3 D - 1 0 4 D 和1 0 2 D - - - 1 0 3 D ) 有机物的处理工艺相结合。2 1东南大学硕士学位论文2 3 3 混凝剂筛选2 3 3 1 不同混凝剂对色度去除的影响2 3 3 1 1 投药量的影响图2 5 不同混凝剂投药量对出水色度的影响由图2 5 可知，F e C l 3 混凝出水色度随投药量变化明显，基本上随着投药量的增加呈现先下降后上升的趋势，P A C 混凝出水色度受投药量影响不大，P A F C 混凝出水色度随着投药量的增加呈现先上升后下降
10、的趋势。但总体来看，在达到最佳混凝效果时，色度去除率F e C l 3 P A F C P A C ，原水经F e C l 3 、P A F C 、P A C 混凝处理后出水色度最低值分别为：2 0 、3 0 、4 0 。2 3 1 1 2p H 的影响图2 6 不同p H 条件下不同混凝剂对出水色度的影响由图2 6 可知，F e C l 3 、P A F C 混凝出水色度受p H 影响较大，在酸性条件下出水色度远远高于原水，在p H 为5 时，F e C l 3 、P A F C 混凝出水色度高达2 3 0 、2 0 0 。随着p H 的升高，F e C l 3 、P A F C 混凝出水色
11、度逐渐降低，二者出水色度最低值均出现在p H 为9 左右，分别达到2 0 、3 0 ，继续升高p H 色度反而又有所回升。P A C 混凝出水色度受p H 影响较小，在所考察的p H 范围内，基本维持在4 0 5 0 左右。2 3 3 2 不同混凝剂对有机物去除的影响2 3 3 2 1 投药量的影响混凝剂投药量对强化混凝混凝有着极其重要的影响，达到相同的处理效果，不同混凝剂投药量有所不同，图2 7 为不同混凝剂在不同投药量下的有机物去除曲线。第二章水体有机物组成特性分级表征及混凝预处理试验图2 7 不同混凝剂投药量对有机物去除效果曲线由图2 7 可知：对于去除C O D ，在较低投药量下P A
12、 C 的混凝效果好于F e C l 3 及P A F C ，但是随着投加量的增加，F e C l 3 及P A F C 对C O D 的去除效果明显高于P A C ，当投药量达到一定值时去除率也随之达到最大，继续增加投药量去除率反而有下降的趋势。从U V 2 5 4 去除率看总体趋势都是随着投药量的增加去除率逐渐增加，但是F e C l 3 效果一直高于其他两种混凝剂。混凝在较低投药量下主要依靠电性中和作用去除有机物，随着投加量的增加网捕卷扫开始发挥主要作用1 6 4 彤】。一般认为P A C 的吸附作用先于水解过程，P A C 投入水中后立即以其预制的羟基络合物吸附于胶体表面发挥电性中和作用
13、。而铁盐投入到水中在原水p H 中性的条件下主要为氢氧化物形态1 6 5 1 。因而P A C 在较低投药量下比铁盐具有更高的电性中和能力，在较低投药量下表现出较高的混凝效果，随着投药量的增加胶体表面被过多的聚合物包裹，重新产生静电斥力，发生“再稳”现象，P A C 混凝效果急剧下降，随后增加投药量网捕卷扫开始发挥主要作用，混凝效果再次增强，投加量为7 0 0 m g L 时，C O D 去除率可高达4 0 4 。铁盐在较低投药量下网捕作用较弱，主要以压缩双电层作用去除有机物，能力有限。高投药量下开始发挥强劲的网捕作用，投加量为7 0 0 m g L 时，C O D 去除率可以高达5 0 8
14、。U V 2 5 4 类有机物可能主要为具有大兀结构的芳香烃或不饱和烃类有机物，具有可与铁盐络合作用的官能团，铁盐混凝剂去除此类有机物除了本身的电性中和一网捕作用外还可与这 类有机物发生络合作用，而铝盐混凝剂成分与此类有机物的络合作用可能较弱 6 1 1 ，因而表现出混凝效果铁盐好于铝盐的事实。2 3 3 2 2p H 的影响p H 是强化混凝中一个很重要的影响因素，p H 的高低会影响溶解性有机物在水中的存在形态及混凝剂的水解聚合形态。为便于比较将三种混凝剂投药量固定为6 0 0 m g L ，图2 8 为三种混凝剂在不同p H 条件下对有机物的去除曲线。东南大学硕士学位论文芝 静 篮 稍螽
15、 言图2 8 不同混凝剂在不同p H 下的有机物去除效果由图2 8 可以看到：C O D 、U V 2 5 4 的去除率受p H 影响很大。在较低p H 条件下F e C l 3 混凝效果很差，随着p H 的升高C O D 、U v 2 5 4 的去除率逐渐升高，p H 在8 左右混凝效果最佳，此后去除率开始急剧下降。对于去除C O D 来讲，P A C ，P A F C 混凝效果与F e C l 3 有所不同，二者在酸性条件下表现出较好的混凝效果，混凝最佳p H 分别出现在p H = 6 、p H = 5 左右。对于去除u V 2 5 4 类有机物F e C l 3 、P A F C 去除率
16、曲线呈现出相同的变化趋势，基本上随着p H 的升高去除率先增大后减小，最佳去除率分别出现在p H = 8 、p H = 9 左右。P A C 则在酸性条件下对此类有机物去除率最高，最佳去除率出现在p H = 6 左右。在较低p H 情况下铁盐水解反应不易进行，F e ( H I ) 在水中主要以 F e ( H 2 0 ) 】6 3 + 及低电荷的羟基络离子存在，且数量很低，混凝形成的絮体很少且松散，其去除有机物主要靠压缩双电层作用，去除能力有限。随着p H 升高，开始水解形成中间形态一多核羟基聚合物， 它们的电中和及吸附性能强于单体羟基络离子岬J ，所以表现出较好的去除有机物效果。当p H 继续升高达到8 左右时，开始大量出现F e ( O H ) 3 沉淀，成为铁的主要存在形态，网捕卷扫作用成为去除有机物的主要机理，此时对C O D 及u V 2 5
