摘要：研究了PAC與PAM復(fù)合絮凝劑對(duì)回用水的處理效果。研究表明，復(fù)合絮凝劑處理回用水是完全可行的，對(duì)水中各項(xiàng)指標(biāo)的去除效果都很好，尤其是對(duì)濁度、TP、PO₄^3--P和COD的去除，在PAC授加量為10mg·L^-1、PAM投加量為0.1mg·L^-1時(shí)，去除率分別達(dá)到了63.92%、39.39%、45.20%和31.01%，對(duì)色度及UV₂₅₄的去除率也分別達(dá)到了25.32%和12.60%。

我國是個(gè)水資源短缺的發(fā)展中國家，水資源短缺嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水回用工藝已經(jīng)到了刻不容緩的地步。混凝-沉淀工藝與其他物理化學(xué)方法相比具有出水水質(zhì)好、工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。波濤聚合氯化鋁廠家研究的原水來自污水處理廠的二級(jí)出水，其濁度低且變化較大，給投藥帶來很多不利的影響。針對(duì)再生水處理的特點(diǎn)，選用無機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁（PAC）與有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）復(fù)配使用。

目前人們考察混凝劑對(duì)再生水的處理性能主要看其對(duì)濁度和有機(jī)物的去除，很少研究對(duì)磷的去除，而磷、色度及UV₂₅₄也是控制再生水水質(zhì)的重要指標(biāo)。本文在研究復(fù)合絮凝劑對(duì)再生水的濁度和有機(jī)物去除的同時(shí)，特別研究其對(duì)磷（TP和PO₄^3--P）、色度及UV₂₅₄的去除效果。

1、材料與方法

1.1 工藝流程

中試試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為4.8m³·d^-1，進(jìn)水取自某再生水廠的進(jìn)水井，經(jīng)混合池到絮凝池，后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，出水直接排放。

1.2 原水水樣及測(cè)定方法

濁度：HACH2100濁度儀；TP：過硫酸鉀消解，鉬銻抗分光光度計(jì)：PO₄^3--P：鉬銻抗分光光度法；COD：重鉻酸鉀法；色度：紫外分光光度法；UV₂₅₄：UV-2550紫外可見光分光光度儀。

1.3 試驗(yàn)方法

固定PAM投加量為0.1mg·L^-1，改變PAC的投加量，分析PAC與PAM復(fù)合應(yīng)用于再生水的處理效果。每種投藥量下都進(jìn)行平行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為多次試驗(yàn)的平均值。

2、結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合絮凝劑對(duì)濁度的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)濁度的去除效果，結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，復(fù)合絮凝劑對(duì)濁度的去除效果很明顯，整體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，在PAC投加量從5mg·L^-1增加到8.09mg·L^-1的過程中，對(duì)濁度的去除呈現(xiàn)迅速增加的趨勢(shì)，去除率從50.24%增加到64.61%，增加了14.37%；并且在PAC投加量為8.09mg·L^-1時(shí)，出水濁度小于1NTU?？傮w上，隨著原水濁度的逐漸增加，投藥量也逐漸增加，濁度的去除率也在逐漸提高，但是PAC投加量增加到8.09mg·L^-1以后，隨著投藥量的繼續(xù)增加，濁度的去除效率增加很緩慢，當(dāng)PAC投加量為10mg·L^-1時(shí)，去除率為63.92%，反而有少許的下降，這是由于混凝劑投加量過大，出現(xiàn)膠體再穩(wěn)現(xiàn)象所致。

由于進(jìn)水為污水處理廠的二沉池出水，濁度變化通常為2-20NTU，屬于低濁水，水中顆粒物濃度較小，微粒尺寸小且分布均勻，不利于顆粒相互碰撞絮凝，絮凝反應(yīng)較慢，生成的礬花粒徑小且松散、質(zhì)量小，不易下沉，因而需借助于有機(jī)高分子絮凝劑的吸附架橋作用。采用PAM，其分子量較大，結(jié)構(gòu)呈線型，這在一定程度上有利于促進(jìn)絮體的形成，提高沉降速度，改變沉降性能。因?yàn)镻AM加入后改善了絮凝反應(yīng)環(huán)境，促進(jìn)了絮凝劑PAC與水中膠體顆粒的反應(yīng)。

2.2 復(fù)合絮凝劑對(duì)TP的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)TP的去除效果，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，復(fù)合絮凝劑對(duì)TP的去除效果較好，整體呈現(xiàn)先增加后趨于平緩的趨勢(shì)。在PAC投加量從5mg·L^-1增加到8.09mg·L^-1的過程中，TP的去除呈現(xiàn)迅速增加的趨勢(shì)，從17.17%增加到39.11%，增加了21.94%；總體上，在原水TP濃度基本相同的情況下，隨著投藥量的逐漸增加，TP的去除率也在逐漸提高，但是當(dāng)PAC投加量增加到8.09mg·L^-1以后，隨著投藥量的繼續(xù)增加，濁度的去除效率增加的很緩慢，當(dāng)PAC投加量為8.09mg·L^-1時(shí)，去除率為39.11%，而PAC投加量為10mg·L^-1時(shí)，去除率只增加到39.39%，增加的很緩慢，并且在這之間有個(gè)下降的趨勢(shì)，這與濁度的去除趨勢(shì)相似。

TP按化學(xué)成分可分成正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷，其中以正磷酸鹽為主，占到總磷的90%以上，隨著PAC投加量的增加，水中的Al³⁺也會(huì)逐漸增多，從而可以與TP中的正磷酸鹽生成更多的沉淀，將大部分的TP去除，但當(dāng)TP中的正磷酸鹽基本被去除以后，隨著投藥的繼續(xù)增加，聚合磷酸鹽和有機(jī)磷并不能通過沉淀去除，因而去除率增加很緩慢。

2.3 復(fù)合絮凝劑對(duì)PO₄^3--P的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)PO₄^3--P的去除效果，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，隨著PAC投加量的逐漸增加，PO₄^3--P的去除率也逐漸增加，與對(duì)TP去除效果不同的是，在PO₄^3--P濃度相對(duì)穩(wěn)定的情況下，隨著PAC投加量的加大，PO₄^3--P的去除并沒有呈現(xiàn)相對(duì)緩慢的趨勢(shì)，而是較快地在增加，這是因?yàn)椋S著PAC投加量的加大，水中Al³⁺也會(huì)增多，這樣就可以與水中更多的磷酸根結(jié)合生成沉淀物，從而將PO₄^3--P經(jīng)沉淀從水中去除。當(dāng)PAC投加量為10mg·L^-1時(shí)，對(duì)PO₄^3--P的去除率達(dá)到45.2%，這說明混凝沉淀對(duì)磷的去除效果很有效。

在采用化學(xué)除磷時(shí)，溶解態(tài)的正磷酸鹽和顆粒態(tài)的磷屬于能夠被定量去除的那一部分，而聚磷酸鹽和有機(jī)磷只是部分地通過吸附作用被去除?；瘜W(xué)除磷的基本原理是通過投加化學(xué)藥劑形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離從污水中去除。將溶解態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)的磷有以下幾種不同的方法：（1）形成低溶解性的金屬羥基絡(luò)合物的化學(xué)沉淀過程；（2）在新形成的金屬羥基絡(luò)合物表面上對(duì)溶解態(tài)磷的選擇性吸附；（3）細(xì)小的膠體物質(zhì)的絮凝與共沉淀作用。后一種機(jī)理與水中磷的狀態(tài)無關(guān)而依賴于含磷物質(zhì)的尺寸和表面的化學(xué)性質(zhì)。在磷去除作用中的這些機(jī)理不是相互獨(dú)立的，而是當(dāng)混凝劑加入污水中后同時(shí)發(fā)生的。它們之間協(xié)同作用以達(dá)到污水化學(xué)處理中磷的高去除率。

2.4 復(fù)合絮凝劑對(duì)COD的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)COD的去除效果，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，在原水COD基本相同的情況下，隨著PAC投加量的逐漸增加，COD的去除率呈先增加、后減緩的趨勢(shì)；在PAC投加量從5mg·L^-1增加到8.09mg·L^-1的過程中，COD的去除率從24.40%增加到29.45%，增加了5.05%，當(dāng)PAC投加量繼續(xù)從8.09mg·L^-1增加到10mg·L^-1時(shí)，去除率只增加了1.56%，去除率提高不明顯。在有機(jī)物的去除過程中，PAM的投加量不宜過大，因?yàn)镻AM為有機(jī)物，能溶于水，投量太多時(shí)，會(huì)使有機(jī)物含量增加。從曲線可以看出，復(fù)合絮凝劑對(duì)COD的去除趨勢(shì)與其對(duì)濁度和TP的去除趨勢(shì)相似。

2.5 復(fù)合絮凝劑對(duì)色度的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)色度的去除效果，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，PAC投加量在5-8.09mg·L^-1之間色度的去除效率增加比較明顯，從8.03%增加到20.22%，增加了12.19%；當(dāng)PAC投量繼續(xù)從8.09mg·L^-1增加到10mg·L^-1時(shí)，去除率增加緩慢，到10mg·L^-1時(shí)去除率為25.32%，僅增加了5.10%。

形成色度的有機(jī)膠體顆粒比形成濁度的膠體顆粒小，很多情況下是單分子的大分子有機(jī)物，與水形成的分散系與溶液相似，近似于單相的體系，比固液兩相的分散系穩(wěn)定的多，色度膠體顆粒上的親水基團(tuán)與水的親和力造成分散系具有分子熱力學(xué)意義上的穩(wěn)定性，因此壓縮雙電層和電性中和作用不適用于色度膠體顆粒的混凝去除。

2.6 復(fù)合絮凝劑對(duì)UV₂₅₄的去除效果

在不同的PAC投加量下，考察復(fù)合絮凝劑對(duì)UV₂₅₄的去除效果，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出，隨著PAC投加量的加大，UV₂₅₄的去除率呈現(xiàn)先增加、后趨于平緩的趨勢(shì)，當(dāng)PAC投量從5mg·L^-1增加到6.91mg·L^-1時(shí)，去除率增加了4.37%，繼續(xù)增加到10mg·L^-1時(shí)，去除率只增加了1.31%，增加很不明顯。同時(shí)可以看出，在原水UV254值較高的情況下，去除較明顯，而當(dāng)原水UV₂₅₄較低時(shí)，去除率增加很緩慢。

3、結(jié)論

PAC與PAM復(fù)合絮凝劑處理回用水是完全可行的，對(duì)水中各項(xiàng)指標(biāo)的去除效果都很好，尤其是對(duì)濁度TP、PO₄^3--P和COD的去除，在PAC投加量為10mg·L^-1、PAM投加量為0.1mg·L^-1時(shí)，去除率分別達(dá)到了63.92%、39.39%、45.20%和31.01%，對(duì)色度及UV₂₅₄的去除率也分別達(dá)到了25.32%和12.60%。