混凝沉淀法应用于高浓度铁离子废水的探索

第２４卷第１期２０１４年２月

天津建设科技

ＴｉａｎｊｉｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ

市政公用建设

ａｎｄＰｕｂｌｉｃＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

混凝沉淀法应用于高浓度

铁离子废水的探索

口文／宫洪艳

摘要：通过小试和生产性试验探索混凝沉淀法改善高浓度铁离子废水处理工艺中活性

污泥沉降性能，减少出水悬浮物。试验表明，单独使用ＰＡｃ能够出现矾花，但矾

花呈悬浮状态，不沉淀；ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用和单独使用ＰＡＭ，都能够有效改善生物池活性污泥沉降性能，ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用时，ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比为２０：１，

最佳投加浓度（以纯ＰＡＭ计）为１．１ｍｇ／Ｌ（纯药浓度）；单独使用ＰＡＭ时，ＰＡＭ最佳投加浓度为２ｍｇ几（纯药浓度）。从药剂成本角度考虑，单独使用ＰＡＭ最为经济有效。

关键词：混凝；沉淀；铁离子；高浓度；废水

天津市静海县天宇科技园污水处理厂处理规模

１５０００

５％，试验原计划同样采用该浓度配制ＰＡＣ溶液，但在试验中发现微量滴入ＰＡｃ溶液则出现矾花，则将试验溶

液浓度调整为２％。

ｍ。／ｄ，采用奥贝尔氧化沟处理工艺，处理后污水

要求达到ＧＢ１８９１８—２００２《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级Ｂ标准。其进水中总铁浓度高达７０ｍｇ／Ｌ

（１）确定形成矾花所用ＰＡＣ的最小量。慢速搅拌烧杯中ｌ

０００

以上，有机物浓度较低，在运行中发现生物池内污泥浓度无增长，微生物生长代谢缓慢，微生物数量少且多为肉足虫和纤毛虫，钟虫数量少，累枝无法形成，活性污泥结构松散，污泥容积指数偏低，上清液中细小颗粒多，悬浮物经常性超标。

要改善活性污泥沉降性能可以通过投加碳源实

现，但成本较高。本文通过试验探索混凝沉淀法改善活性污泥沉降性能的可行性和经济性。

ｍＬ生物池混合液，每次增加０．５ｍＬＰＡｃ投加

量，直至出现矾花为止。这时的ＰＡｃ量作为形成矾花的最小投加量ｎ］。

（２）取１

０００

ｍＬ烧杯６个，分别加入１

０００

ｍＬ生物

池混合液。

（３）确定试验时的投加量。根据步骤１得出的形成矾花最小ＰＡＣ投加量，取其１／４作为１号烧杯的ＰＡＣ

投加量，取其２倍作为６号烧杯的ＰＡＣ投加量，用依次增加ＰＡＣ投加量相等的方法求出２～５号烧杯ＰＡＣ投加量，ＰＡＣ分别加入１～６号烧杯中『２］。

１混凝沉淀小试

１．１药剂选定

由于厂内原设计有化学除磷，因此优先考虑原设计药剂固体聚合氯化铝（ＰＡｃ，纯度３０％）；原污水已经含有大量铁离子，因此不能考虑再投加铁盐；如聚合氯化铝效果不佳，可考虑使用高分子絮凝剂聚丙烯酰胺

（ＰＡＭ，纯度９０％，系厂内脱水机所用药剂）。１．２小试目的

（４）匀速搅拌１０ｍｉｎ，静止３０ｍｉｎ，观察沉降比，取上清液检测ｓＳ。

（５）取原混合液同样体积，搅拌同样时间，静止３０

ｍｉｎ，做对比试验。

２）试验结果

（１）形成矾花的最小混凝剂投加量为ｌｍＬ，因此６

通过试验手段得出何种药剂、以何种投加量能够改善本厂生物池活性污泥沉降性能、最终使得出水稳

定达标的结论。

个烧杯的混凝剂投加量分别为０．２５、０．６、０．９５、１．３、

１．６５、２ｍＬ。

（２）原生物池混合液沉降比极低，但沉淀后上清液浑浊，部分细小颗粒污泥不能沉淀。

（３）１～６号烧杯加入不同剂量ＰＡｃ溶液后，ｌ号和

２号烧杯混合液没有明显变化，３～６号烧杯混合液出现不同程度矾花，但矾花均呈现悬浮状态，不能沉淀，无法取到上清液，因此并未做化验检测。

１．３小试过程

由于条件所限，试验只能用大烧杯模拟生物池，采

用手动搅拌方式。

１．３．１单独使用ＰＡＣ小试

１）试验过程设计

本厂原化学除磷工艺设计投加ＰＡｃ溶液浓度为

（４）由此判断单一投加ＰＡｃ溶液不能改善本厂生

５９

万方数据

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第２４卷第ｌ期

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５加ｎｉｃｉｐａｌａｎｄＰｕｂｌｉｃＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

物池活性污泥的沉降性能。

（５）从视觉观察ＰＡＣ溶液投加量达到１．３ｍＬ时，出现矾花较大，上清液出现薄层清液，但不能达到正常运

行水平。

１．３．２

ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用小试

单独使用ＰＡＣ不能达到提高活性污泥沉降性能的作用，因此考虑添加ＰＡＭ作为助凝剂，试验其是否能够达到理想效果。

１）试验过程设计

本厂污泥脱水工艺所用絮凝剂为ＰＡＭ，其配药浓度为４‰，用于生物池混凝沉淀，考虑到对投药泵的保护和远程输送的问题，溶液浓度不易过高，因此配制溶液浓度定为ｌ‰。试验通过向已加入一定量的ＰＡＣ溶液（１０００ｍＬ混合液中加入１．３ｍＬＰＡＣ溶液）的生物池混合液中加入不同量的ＰＡＭ溶液，测试活性污泥沉降性能和上清液ＳＳ，确定最佳ＰＡＭ投加量。

２）试验结果（１）矾花下沉的最小ＰＡＭ投加量为１ｌＩｌＬ，因此６个烧杯的ＰＡＭ投加量分别为０．２５、０．６、０．９５、ｌ＇３、１．６５、２

ｍＩ．。

（２）试验数据见表１。

表１

投加ＰＡＣ的同时加入不同量ＰＡＭ的试验数据

ＰＡｊｌ加药量／吐

ＳＶ３０／％

ＳＳ／（ｍｇ・Ｌ－１）

ＳＳ去除率／％

０７３４

Ｏ．２５９８０．６０９６Ｏ．９５５５１５５６１．３０３３ｌｌ６８Ｌ６５２５１０７１２．００

２６

１１

６８

（３）由此判断ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用能够改善本厂

生物池活性污泥的沉降性能且１

０００

ｌｎＬ的生物池混合

液内加入１．３ＩｎＬＰＡＣ和１．３ⅡｌＬＰＡＭ时效果最好，沉降比

为３３％，ＳＳ去除率达到６８％。此时ＰＡＣ和ＰＡ＾Ｉ的质量比为２０：１，ＰＡｃ投药浓度为２６ｍｇ／Ｌ（纯药浓度），ＰＡＭ投药浓度为１．３ｍｇ／Ｌ（纯药浓度）。

１。３．３单独使用ＰＡＭ小试

根据部分研究成果，ＰＡＭ单独使用投药浓度为２ｍｇ／Ｌ，ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用，质量比３０：１，ＰＡＭ投药浓

度仅为Ｏ．１ｍｇ／Ｌ‘ｓｑ］。本次小试数据远远高于上述研

究，因此对单独使用ＰＡＭ作为混凝剂的情况进行试验。

１）试验过程设计

ＰＡＭ溶液浓度仍采用１‰。

２）试验结果

６０

万方数据

（１）形成矾花的最小ＰＡＭ投加量为１．５ｌｌｌＬ，因此６个烧杯的混凝剂投加量分别为Ｏ．４、０．９、１．４、１．９、２．４、

３ｍＬ。

（２）试验数据记录见表２。

表２单独使用ＰＡＭ小试数据

ＰＡＭ加药量／ｍＬＳＶ３０／％

ｓＳ／（ｍｇ．Ｌ。１）

ＳＳ去除率／％

０７３４Ｏ．４０８３３３０．９０１０２５２６１．４０３８２１３８ｌ－９０３５１９４４２．４０

３０１５５６３．００

３ｌ

１１

６８

（３）由此判断单一投加ＰＡＭ溶液能够改善本厂生物池活性污泥的沉降性能且ｌ

０００

ＩＩｌＬ生物池混合液中

加入ＰＡＭ２．４ＩＩｌＬ以上时效果较为明显，沉降比在３０％左

右，ｓｓ去除率能达到５０％以上。此时ＰＡＭ的投药浓度为２．４ｍｇ／Ｌ，与已有研究成果【３卅基本相符。１．４小试结果

１）单独加入ＰＡＣ不能达到理想的沉降效果。２）ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用，能够有效的改善生物池活性污泥沉降性能。经小试，结果发现ｌ０００ｍＬ混合液内投加２％的ＰＡＣ溶液１．３ｌⅡＬ和１‰的ＰＡＭ溶液１．３ⅡｌＬ沉降效果较理想。即ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比为２０：１，ｌｔ水

投加ＰＡＣ和ＰＡＭ混合溶液为１－３Ｌ，换算成药剂量约为

８８．１１

ｇ，其中ＰＡＣ（３０％）８６．６７ｇ，ＰＡＭ（９０％）１．４４ｇ。

３）单独使用ＰＡＭ同样能够有效改善生物池活性污

泥沉降性能。经小试，结果发现１０００珈Ｌ混合液内投加ｌ‰的ＰＡＭ溶液２．４ｎｌＬ沉降效果较理想。即１ｔ水投加ＰＡＭ溶液２．４ｍＬ，换算成ＰＡＭ（９０％）约为２．６７ｇ。

４）以市场价优等固体ＰＡＣ（３０％）２４００元／ｔ，固体

ＰＡＭ（９０％）３００００元／ｔ计算，ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用每吨

水混凝工艺药剂成本为Ｏ．２５元，单独使用ＰＡＭ每吨水

混凝工艺药剂成本为Ｏ．０８元。因此，虽大量使用ＰＡＭ

对设备有一定的损害，但仅从药剂成本角度考虑的话，单独使用ＰＡＭ较为经济。

２生产性试验

小试结果显示单独使用ＰＡＭ作为混凝剂使用较为经济实用，但这一结论与目前已有的研究成果并不一致，因此在生产性试验阶段，仍考虑对ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用以及ＰＡＭ单独使用的运行效果进行比较，进一步考察哪种运行方式更为科学、更为经济有效。此外，小试结论得出的混凝工艺药剂吨水成本最低为０．０８元，成本较高。在生产性试验中，由于混凝时间和搅拌强度

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ａｎｄ

Ｐｕｂｌｉｃｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

宫洪艳：混凝沉淀法应用于高浓度铁离子废水的探索第２４卷第１期

都高于小试，因此考虑酌情减少投药量，以测试更为经济的最佳药剂投加量。２．１试验过程

２．１．１

ｐＡＣ和ＰＡＭ配合使用试验

１）ＰＡｃ和ＰＡＭ固定比例（质量比２０：１），不断减少

混合药剂投加量进行阶段性试验，投加浓度（以纯ＰＡＭ计）分别取１．３、１．１、０．９、０．７、０．５、０．３、０．１ｍｇ／Ｌ，每种

混合药剂投加量测试３ｄ，取ＳＳ平均去除率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察哪种投药浓度更为经济实用。试验数据见表３。

表３

ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例试验数据

处理混合溶投药水量／液量／浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／ｓｓ去除ＳＶＩ／

（ｍ３・ｄ。）（ｍ３・ｄ‘－）（ｍｇ・Ｌ＿１）

（ｍｇ・Ｌ一１）（１Ｉｌｇ・Ｌ１）率／％

（１ＩｌＬ・９１）

７６７５９７５０１．３５１６８９７４７６６２８２５０１．１５９６９ｌ８３７７７４６７５０Ｏ．９３１１２５９１２７

５９６６４０８３０．７６４２７５４４８

５７２６２８３３Ｏ．５４４３０２９３５７０２７２１００Ｏ．３６０３０４７２９６２２０

６３３

Ｏ．１

５６

２９

４０

２４

图１和图２分别反映了ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例投加时，随着投加药剂量的变化出水水质和污泥沉降性能

的变化情况。

瓣篮悄∞∞∞∞舳伯∞∞们册加ｍ

Ｏ

图１在ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例条件下ＳＳ去除率随投药浓度

变化曲线

图２在ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例条件下ＳＶＩ随投药浓度

变化曲线

由图１和图２可以看到，当投加浓度（以纯ＰＡＭ

万方数据

计）降到０．９ｍｇ／Ｌ后，虽然ＳＳ平均去除率仍能够达到

５０％以上，但ＳＶＩ明显升高，观察生物池活性污泥明显可以观察到污泥沉降性能变差，因此在保持ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例（质量比２０：１）的条件下，投加浓度（以纯

ＰＡＭ计）１．１ｍｇ／Ｌ为最佳投加浓度。

２）ＰＡＣ投加量（采用上一步试验得出的最佳投加量

１．１

ｍｇ／Ｌ）保持不变，不断减少ＰＡＭ投加浓度，分别取

１．１、０．９、０．７、０．５

ｍｇ／Ｌ，即改变ＰＡＣ和ＰＡＭ的投加比

例，每种比例测试３ｄ，取ＳＳ平均去除率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察能否通过改变投加比例

进一步降低成本。试验数据见表４。图３和图４分别反映了ＰＡＣ投加量不变时，随着ＰＡＭ投加量的变化出水

水质和污泥沉降性能的变化情况。

表４

ＰＡＣ投加量保持不变试验数据

处理混合溶投药

水量／液量／浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／ＳＳ去除ＳＶＩ／

（ＩＩｌ３・ｄ。１）（ｍ３・ｄ一１）

（Ⅱｌｇ．Ｌ１）

（ｍｇ・Ｌ＿１）（ｍｇ・Ｌ＿）率／％（ｍＬ・ｇ。１）

６２０２

６６００１．１１０６１２８８８５６５８２

５８５０Ｏ．９８７２８６７１２６６５９２４５５００．７５５３ｌ３９１６５６７４３

３２５０

Ｏ．５

４６

２８

２８

２１４

图３在ＰＡＣ投加量保持不变条件下ＳＳ去除率随ＰＡＭ

投药浓度变化曲线

投药浓度／（ｍｇ・Ｌ１）

图４在ＰＡＣ投加量保持不变条件下ＳＶＩ随ＰＡＭ

投药浓度变化曲线

由图３和图４可以看到，当ＰＡＣ投加量（１．１

ｍｇ几）保持不变时，随着ＰＡＭ投加量的减少，ｓｓ平均去

除率呈下降趋势，ＳＶＩ呈上升趋势，由于考虑出水超标排放问题，因此试验没有进行到设计的ＰＡＭ投加浓度到Ｏ．１ｍｇ／Ｌ。当ＰＡＭ投加浓度降到Ｏ．９ｍｇ／Ｌ后，虽然

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ＰｕｂｌｉｃＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＳＳ平均去除率仍能够达到５０％以上，但ＳＶＩ明显升高，２．２试验结果分析

观察生物池活性污泥明显可以观察到污泥沉降性能变

由于生产性试验无法达到试验室试验的精确度，差，因此最佳投加浓度仍为（以纯ＰＡＭ计）１．１ｍｇ／Ｌ，主要体现在进水水量和进水水质的不可控性。水质和ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比２０：１。

水量无法达到恒定，因此只能通过多次试验观察趋势，２．１．２

ＰＡＭ单独使用试验

而由于调试时间有限，每种浓度的试验只能进行３ｄ，以小试中ＰＡＭ最佳投加浓度作为起始点，不断降其中存在个例现象，不能完全代表运行趋势，这是本次低投药浓度进行试验，分别取２．４、２．２、２、１．８、１．６、

生产性试验的缺陷。虽然受条件所限，不能达到理想的１．４、１．２

ｍｇ／Ｌ，每种加药浓度测试３ｄ，取ＳＳ平均去除

试验精度，但本次试验仍得到了一定的试验成果，给今率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察哪种投

后的运行摸索提供了依据。

药浓度更为经济实用。试验数据见表５。图５和图６分本次生产性试验得出结论：ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用

时，ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比应为２０：１，最佳投加浓度（以别反映了ＰＡＭ单独使用时，随着投加量的变化出水水纯ＰＡＭ计）为１．１ｍｇ／Ｌ；单独使用ＰＡＭ时，ＰＡＭ最佳投加

质和污泥沉降性能的变化情况。

浓度为２ｍｇ／Ｌ。核算混凝工艺的药剂成本，ＰＡＣ和ＰＡＭ表５

ＰＡＭ单独使用试验数据

配合吨水药剂成本为Ｏ．２１元，单独使用ＰＡＭ时吨水药处理混合溶投药

水量／液量／

浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／Ｓｓ去除ＳＶＩ／

剂成本为０．０７元。从药剂成本较低考虑，单独使用ＰＡＭ（ｍ３・ｄ。１）（ｍ３・ｄ一‘）（Ⅲｇ・Ｌ１）

（Ⅲｇ・Ｌ１）

（Ⅲｇ・Ｌ一１）率／％（１ＩｌＬ・ｇ一１）最为经济有效。

７１５３１６９６０２．４４５４９０８ｌ３结论

７１９１１５８４０２．２４１３９１７７１）单独使用ＰＡｃ加入生物池混合液能够出现矾花，但

７２７５１４４００２．Ｏ６０６８９７４矾花呈悬浮状态，不沉淀，不能改善活性污泥沉降性能。

７２９６１２９６０１．８９９２ｌ７８５９２）ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用能够有效改善活性污泥沉

７２９５１１５２０１．６４８２４４２４９降性能，小试确定ＰＡｃ和ＰＡＭ质量比为２０：１，最佳投

７３１２１００８０１．４８７３０５０３３加浓度（以纯ＰＡＭ计）为１．３ｍｇ／Ｌ；生产性试验确定ＰＡＣ７２８１

８６４０

１．２

８８

３３

６２

２２

和ＰＡＭ质量比为２０：１，最佳投加浓度（以纯ＰＡＭ计）为

１．１

垂１｜｜ｉ

ｍｇ／Ｌ。

３）ＰＡＭ单独使用也能够有效改善活性污泥沉降性

能，小试确定ＰＡＭ最佳投加浓度为２．４ｍｇ／Ｌ；生产性试１４０｝

验确定ＰＡＭ最佳投加浓度为２ｍｇ／Ｌ。

援３０ｌ

２０Ｌ

４）从药剂成本角度考虑，单独使用ＰＡＭ最为经济有效。

１０ｒ０

Ｌ

口■

参考文献：

［１］张学洪，张力，梁延鹏．水处理工程实验技术［Ｍ］．北京：冶

图５ＰＡＭ单独使用时ＳＳ去除率随投药浓度变化曲线

金工业出版社，２００８．

［２］张可方．水处理实验技术［Ｍ］．广州：暨南大学出版社，２００３．［３］黄胜，刘根凡，李华飞，等．聚铝和聚铁在造纸废水处理中

的交互作用［Ｊ］．华中科技大学学报（自然科学版），２００４，３２

（３）：５１—５３．

［４］杨永强，杨大令，蹇锡高，等．聚合氯化铝的制备及其在废水

ｎ

Ｌ

处理中的应用［Ｊ］．水处理技术，２００５，３１（１０）：５２—５５．１：Ｉ

［５］李新杰，朱文菲，张跃军，等．聚铝、聚铁和阳离子聚丙烯酰胺

２．４

２．２

２．０

１．８

１．６

１．４

１．２

投药浓度／（ｍｇ・Ｌ＿】）

用于长江原水除浊研究［Ｊ］．中国农村水利水电，２００７，（１２）：

图６ＰＡＭ单独使用时ＳＶＩ随投药浓度变化曲线

６４—６６．

由图５和图６可以看到，当ＰＡＭ投加浓度降到１．８

口中图分类号：×７０３．５

口文献标识码：Ｃ

ｍｇ／Ｌ后，虽然ＳＳ平均去除率仍能够达到５０％以上，但

出水ｓＳ明显升高，ＳＶＩ明显减低，观察生物池活性污泥口文章编号：１００８—３１９７（２０１４）０１—５９一０４口ＤＯＩ编码：１Ｏ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—３１９７．２０１４．０１．０２４

虽然沉降速度很快，但上清液开始浑浊，漂浮细小颗粒口收稿日期：２０１３—０４—１５

物增多。因此在单独使用ＰＡＭ条件下，２ｍｇ／Ｌ为ＰＡＭ最口作者简介：宫洪艳，女，１９８０年出生，工程师，天津创业环保集

佳投加浓度。

团有限公司，从事污水处理技术研究工作。

万方数据

混凝沉淀法应用于高浓度铁离子废水的探索

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

宫洪艳

天津创业环保集团有限公司

天津建设科技

Tianjin Construction Science and Technology2014,24(1)

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_tjjskj201401024.aspx

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混凝沉淀法应用于高浓度

铁离子废水的探索

口文／宫洪艳

摘要：通过小试和生产性试验探索混凝沉淀法改善高浓度铁离子废水处理工艺中活性

污泥沉降性能，减少出水悬浮物。试验表明，单独使用ＰＡｃ能够出现矾花，但矾

花呈悬浮状态，不沉淀；ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用和单独使用ＰＡＭ，都能够有效改善生物池活性污泥沉降性能，ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用时，ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比为２０：１，

最佳投加浓度（以纯ＰＡＭ计）为１．１ｍｇ／Ｌ（纯药浓度）；单独使用ＰＡＭ时，ＰＡＭ最佳投加浓度为２ｍｇ几（纯药浓度）。从药剂成本角度考虑，单独使用ＰＡＭ最为经济有效。

关键词：混凝；沉淀；铁离子；高浓度；废水

天津市静海县天宇科技园污水处理厂处理规模

１５０００

５％，试验原计划同样采用该浓度配制ＰＡＣ溶液，但在试验中发现微量滴入ＰＡｃ溶液则出现矾花，则将试验溶

液浓度调整为２％。

ｍ。／ｄ，采用奥贝尔氧化沟处理工艺，处理后污水

要求达到ＧＢ１８９１８—２００２《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级Ｂ标准。其进水中总铁浓度高达７０ｍｇ／Ｌ

（１）确定形成矾花所用ＰＡＣ的最小量。慢速搅拌烧杯中ｌ

０００

以上，有机物浓度较低，在运行中发现生物池内污泥浓度无增长，微生物生长代谢缓慢，微生物数量少且多为肉足虫和纤毛虫，钟虫数量少，累枝无法形成，活性污泥结构松散，污泥容积指数偏低，上清液中细小颗粒多，悬浮物经常性超标。

要改善活性污泥沉降性能可以通过投加碳源实

现，但成本较高。本文通过试验探索混凝沉淀法改善活性污泥沉降性能的可行性和经济性。

ｍＬ生物池混合液，每次增加０．５ｍＬＰＡｃ投加

量，直至出现矾花为止。这时的ＰＡｃ量作为形成矾花的最小投加量ｎ］。

（２）取１

０００

ｍＬ烧杯６个，分别加入１

０００

ｍＬ生物

池混合液。

（３）确定试验时的投加量。根据步骤１得出的形成矾花最小ＰＡＣ投加量，取其１／４作为１号烧杯的ＰＡＣ

投加量，取其２倍作为６号烧杯的ＰＡＣ投加量，用依次增加ＰＡＣ投加量相等的方法求出２～５号烧杯ＰＡＣ投加量，ＰＡＣ分别加入１～６号烧杯中『２］。

１混凝沉淀小试

１．１药剂选定

由于厂内原设计有化学除磷，因此优先考虑原设计药剂固体聚合氯化铝（ＰＡｃ，纯度３０％）；原污水已经含有大量铁离子，因此不能考虑再投加铁盐；如聚合氯化铝效果不佳，可考虑使用高分子絮凝剂聚丙烯酰胺

（ＰＡＭ，纯度９０％，系厂内脱水机所用药剂）。１．２小试目的

（４）匀速搅拌１０ｍｉｎ，静止３０ｍｉｎ，观察沉降比，取上清液检测ｓＳ。

（５）取原混合液同样体积，搅拌同样时间，静止３０

ｍｉｎ，做对比试验。

２）试验结果

（１）形成矾花的最小混凝剂投加量为ｌｍＬ，因此６

通过试验手段得出何种药剂、以何种投加量能够改善本厂生物池活性污泥沉降性能、最终使得出水稳

定达标的结论。

个烧杯的混凝剂投加量分别为０．２５、０．６、０．９５、１．３、

１．６５、２ｍＬ。

（２）原生物池混合液沉降比极低，但沉淀后上清液浑浊，部分细小颗粒污泥不能沉淀。

（３）１～６号烧杯加入不同剂量ＰＡｃ溶液后，ｌ号和

２号烧杯混合液没有明显变化，３～６号烧杯混合液出现不同程度矾花，但矾花均呈现悬浮状态，不能沉淀，无法取到上清液，因此并未做化验检测。

１．３小试过程

由于条件所限，试验只能用大烧杯模拟生物池，采

用手动搅拌方式。

１．３．１单独使用ＰＡＣ小试

１）试验过程设计

本厂原化学除磷工艺设计投加ＰＡｃ溶液浓度为

（４）由此判断单一投加ＰＡｃ溶液不能改善本厂生

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５加ｎｉｃｉｐａｌａｎｄＰｕｂｌｉｃＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

物池活性污泥的沉降性能。

（５）从视觉观察ＰＡＣ溶液投加量达到１．３ｍＬ时，出现矾花较大，上清液出现薄层清液，但不能达到正常运

行水平。

１．３．２

ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用小试

单独使用ＰＡＣ不能达到提高活性污泥沉降性能的作用，因此考虑添加ＰＡＭ作为助凝剂，试验其是否能够达到理想效果。

１）试验过程设计

本厂污泥脱水工艺所用絮凝剂为ＰＡＭ，其配药浓度为４‰，用于生物池混凝沉淀，考虑到对投药泵的保护和远程输送的问题，溶液浓度不易过高，因此配制溶液浓度定为ｌ‰。试验通过向已加入一定量的ＰＡＣ溶液（１０００ｍＬ混合液中加入１．３ｍＬＰＡＣ溶液）的生物池混合液中加入不同量的ＰＡＭ溶液，测试活性污泥沉降性能和上清液ＳＳ，确定最佳ＰＡＭ投加量。

２）试验结果（１）矾花下沉的最小ＰＡＭ投加量为１ｌＩｌＬ，因此６个烧杯的ＰＡＭ投加量分别为０．２５、０．６、０．９５、ｌ＇３、１．６５、２

ｍＩ．。

（２）试验数据见表１。

表１

投加ＰＡＣ的同时加入不同量ＰＡＭ的试验数据

ＰＡｊｌ加药量／吐

ＳＶ３０／％

ＳＳ／（ｍｇ・Ｌ－１）

ＳＳ去除率／％

０７３４

Ｏ．２５９８０．６０９６Ｏ．９５５５１５５６１．３０３３ｌｌ６８Ｌ６５２５１０７１２．００

２６

１１

６８

（３）由此判断ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用能够改善本厂

生物池活性污泥的沉降性能且１

０００

ｌｎＬ的生物池混合

液内加入１．３ＩｎＬＰＡＣ和１．３ⅡｌＬＰＡＭ时效果最好，沉降比

为３３％，ＳＳ去除率达到６８％。此时ＰＡＣ和ＰＡ＾Ｉ的质量比为２０：１，ＰＡｃ投药浓度为２６ｍｇ／Ｌ（纯药浓度），ＰＡＭ投药浓度为１．３ｍｇ／Ｌ（纯药浓度）。

１。３．３单独使用ＰＡＭ小试

根据部分研究成果，ＰＡＭ单独使用投药浓度为２ｍｇ／Ｌ，ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用，质量比３０：１，ＰＡＭ投药浓

度仅为Ｏ．１ｍｇ／Ｌ‘ｓｑ］。本次小试数据远远高于上述研

究，因此对单独使用ＰＡＭ作为混凝剂的情况进行试验。

１）试验过程设计

ＰＡＭ溶液浓度仍采用１‰。

２）试验结果

６０

万方数据

（１）形成矾花的最小ＰＡＭ投加量为１．５ｌｌｌＬ，因此６个烧杯的混凝剂投加量分别为Ｏ．４、０．９、１．４、１．９、２．４、

３ｍＬ。

（２）试验数据记录见表２。

表２单独使用ＰＡＭ小试数据

ＰＡＭ加药量／ｍＬＳＶ３０／％

ｓＳ／（ｍｇ．Ｌ。１）

ＳＳ去除率／％

０７３４Ｏ．４０８３３３０．９０１０２５２６１．４０３８２１３８ｌ－９０３５１９４４２．４０

３０１５５６３．００

３ｌ

１１

６８

（３）由此判断单一投加ＰＡＭ溶液能够改善本厂生物池活性污泥的沉降性能且ｌ

０００

ＩＩｌＬ生物池混合液中

加入ＰＡＭ２．４ＩＩｌＬ以上时效果较为明显，沉降比在３０％左

右，ｓｓ去除率能达到５０％以上。此时ＰＡＭ的投药浓度为２．４ｍｇ／Ｌ，与已有研究成果【３卅基本相符。１．４小试结果

１）单独加入ＰＡＣ不能达到理想的沉降效果。２）ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用，能够有效的改善生物池活性污泥沉降性能。经小试，结果发现ｌ０００ｍＬ混合液内投加２％的ＰＡＣ溶液１．３ｌⅡＬ和１‰的ＰＡＭ溶液１．３ⅡｌＬ沉降效果较理想。即ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比为２０：１，ｌｔ水

投加ＰＡＣ和ＰＡＭ混合溶液为１－３Ｌ，换算成药剂量约为

８８．１１

ｇ，其中ＰＡＣ（３０％）８６．６７ｇ，ＰＡＭ（９０％）１．４４ｇ。

３）单独使用ＰＡＭ同样能够有效改善生物池活性污

泥沉降性能。经小试，结果发现１０００珈Ｌ混合液内投加ｌ‰的ＰＡＭ溶液２．４ｎｌＬ沉降效果较理想。即１ｔ水投加ＰＡＭ溶液２．４ｍＬ，换算成ＰＡＭ（９０％）约为２．６７ｇ。

４）以市场价优等固体ＰＡＣ（３０％）２４００元／ｔ，固体

ＰＡＭ（９０％）３００００元／ｔ计算，ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用每吨

水混凝工艺药剂成本为Ｏ．２５元，单独使用ＰＡＭ每吨水

混凝工艺药剂成本为Ｏ．０８元。因此，虽大量使用ＰＡＭ

对设备有一定的损害，但仅从药剂成本角度考虑的话，单独使用ＰＡＭ较为经济。

２生产性试验

小试结果显示单独使用ＰＡＭ作为混凝剂使用较为经济实用，但这一结论与目前已有的研究成果并不一致，因此在生产性试验阶段，仍考虑对ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用以及ＰＡＭ单独使用的运行效果进行比较，进一步考察哪种运行方式更为科学、更为经济有效。此外，小试结论得出的混凝工艺药剂吨水成本最低为０．０８元，成本较高。在生产性试验中，由于混凝时间和搅拌强度

市政公用建设

Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ

ａｎｄ

Ｐｕｂｌｉｃｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

宫洪艳：混凝沉淀法应用于高浓度铁离子废水的探索第２４卷第１期

都高于小试，因此考虑酌情减少投药量，以测试更为经济的最佳药剂投加量。２．１试验过程

２．１．１

ｐＡＣ和ＰＡＭ配合使用试验

１）ＰＡｃ和ＰＡＭ固定比例（质量比２０：１），不断减少

混合药剂投加量进行阶段性试验，投加浓度（以纯ＰＡＭ计）分别取１．３、１．１、０．９、０．７、０．５、０．３、０．１ｍｇ／Ｌ，每种

混合药剂投加量测试３ｄ，取ＳＳ平均去除率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察哪种投药浓度更为经济实用。试验数据见表３。

表３

ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例试验数据

处理混合溶投药水量／液量／浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／ｓｓ去除ＳＶＩ／

（ｍ３・ｄ。）（ｍ３・ｄ‘－）（ｍｇ・Ｌ＿１）

（ｍｇ・Ｌ一１）（１Ｉｌｇ・Ｌ１）率／％

（１ＩｌＬ・９１）

７６７５９７５０１．３５１６８９７４７６６２８２５０１．１５９６９ｌ８３７７７４６７５０Ｏ．９３１１２５９１２７

５９６６４０８３０．７６４２７５４４８

５７２６２８３３Ｏ．５４４３０２９３５７０２７２１００Ｏ．３６０３０４７２９６２２０

６３３

Ｏ．１

５６

２９

４０

２４

图１和图２分别反映了ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例投加时，随着投加药剂量的变化出水水质和污泥沉降性能

的变化情况。

瓣篮悄∞∞∞∞舳伯∞∞们册加ｍ

Ｏ

图１在ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例条件下ＳＳ去除率随投药浓度

变化曲线

图２在ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例条件下ＳＶＩ随投药浓度

变化曲线

由图１和图２可以看到，当投加浓度（以纯ＰＡＭ

万方数据

计）降到０．９ｍｇ／Ｌ后，虽然ＳＳ平均去除率仍能够达到

５０％以上，但ＳＶＩ明显升高，观察生物池活性污泥明显可以观察到污泥沉降性能变差，因此在保持ＰＡＣ和ＰＡＭ固定比例（质量比２０：１）的条件下，投加浓度（以纯

ＰＡＭ计）１．１ｍｇ／Ｌ为最佳投加浓度。

２）ＰＡＣ投加量（采用上一步试验得出的最佳投加量

１．１

ｍｇ／Ｌ）保持不变，不断减少ＰＡＭ投加浓度，分别取

１．１、０．９、０．７、０．５

ｍｇ／Ｌ，即改变ＰＡＣ和ＰＡＭ的投加比

例，每种比例测试３ｄ，取ＳＳ平均去除率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察能否通过改变投加比例

进一步降低成本。试验数据见表４。图３和图４分别反映了ＰＡＣ投加量不变时，随着ＰＡＭ投加量的变化出水

水质和污泥沉降性能的变化情况。

表４

ＰＡＣ投加量保持不变试验数据

处理混合溶投药

水量／液量／浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／ＳＳ去除ＳＶＩ／

（ＩＩｌ３・ｄ。１）（ｍ３・ｄ一１）

（Ⅱｌｇ．Ｌ１）

（ｍｇ・Ｌ＿１）（ｍｇ・Ｌ＿）率／％（ｍＬ・ｇ。１）

６２０２

６６００１．１１０６１２８８８５６５８２

５８５０Ｏ．９８７２８６７１２６６５９２４５５００．７５５３ｌ３９１６５６７４３

３２５０

Ｏ．５

４６

２８

２８

２１４

图３在ＰＡＣ投加量保持不变条件下ＳＳ去除率随ＰＡＭ

投药浓度变化曲线

投药浓度／（ｍｇ・Ｌ１）

图４在ＰＡＣ投加量保持不变条件下ＳＶＩ随ＰＡＭ

投药浓度变化曲线

由图３和图４可以看到，当ＰＡＣ投加量（１．１

ｍｇ几）保持不变时，随着ＰＡＭ投加量的减少，ｓｓ平均去

除率呈下降趋势，ＳＶＩ呈上升趋势，由于考虑出水超标排放问题，因此试验没有进行到设计的ＰＡＭ投加浓度到Ｏ．１ｍｇ／Ｌ。当ＰＡＭ投加浓度降到Ｏ．９ｍｇ／Ｌ后，虽然

６１

市政公用建设

第２４卷第１期

天津建设科技

Ｍｕｎｉｃｉｐａｌａｎｄ

ＰｕｂｌｉｃＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＳＳ平均去除率仍能够达到５０％以上，但ＳＶＩ明显升高，２．２试验结果分析

观察生物池活性污泥明显可以观察到污泥沉降性能变

由于生产性试验无法达到试验室试验的精确度，差，因此最佳投加浓度仍为（以纯ＰＡＭ计）１．１ｍｇ／Ｌ，主要体现在进水水量和进水水质的不可控性。水质和ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比２０：１。

水量无法达到恒定，因此只能通过多次试验观察趋势，２．１．２

ＰＡＭ单独使用试验

而由于调试时间有限，每种浓度的试验只能进行３ｄ，以小试中ＰＡＭ最佳投加浓度作为起始点，不断降其中存在个例现象，不能完全代表运行趋势，这是本次低投药浓度进行试验，分别取２．４、２．２、２、１．８、１．６、

生产性试验的缺陷。虽然受条件所限，不能达到理想的１．４、１．２

ｍｇ／Ｌ，每种加药浓度测试３ｄ，取ＳＳ平均去除

试验精度，但本次试验仍得到了一定的试验成果，给今率和ＳＶＩ平均数作为数据参考，进行比较，考察哪种投

后的运行摸索提供了依据。

药浓度更为经济实用。试验数据见表５。图５和图６分本次生产性试验得出结论：ＰＡｃ和ＰＡＭ配合使用

时，ＰＡＣ和ＰＡＭ质量比应为２０：１，最佳投加浓度（以别反映了ＰＡＭ单独使用时，随着投加量的变化出水水纯ＰＡＭ计）为１．１ｍｇ／Ｌ；单独使用ＰＡＭ时，ＰＡＭ最佳投加

质和污泥沉降性能的变化情况。

浓度为２ｍｇ／Ｌ。核算混凝工艺的药剂成本，ＰＡＣ和ＰＡＭ表５

ＰＡＭ单独使用试验数据

配合吨水药剂成本为Ｏ．２１元，单独使用ＰＡＭ时吨水药处理混合溶投药

水量／液量／

浓度／

ＳＳ进水／ＳＳ出水／Ｓｓ去除ＳＶＩ／

剂成本为０．０７元。从药剂成本较低考虑，单独使用ＰＡＭ（ｍ３・ｄ。１）（ｍ３・ｄ一‘）（Ⅲｇ・Ｌ１）

（Ⅲｇ・Ｌ１）

（Ⅲｇ・Ｌ一１）率／％（１ＩｌＬ・ｇ一１）最为经济有效。

７１５３１６９６０２．４４５４９０８ｌ３结论

７１９１１５８４０２．２４１３９１７７１）单独使用ＰＡｃ加入生物池混合液能够出现矾花，但

７２７５１４４００２．Ｏ６０６８９７４矾花呈悬浮状态，不沉淀，不能改善活性污泥沉降性能。

７２９６１２９６０１．８９９２ｌ７８５９２）ＰＡＣ和ＰＡＭ配合使用能够有效改善活性污泥沉

７２９５１１５２０１．６４８２４４２４９降性能，小试确定ＰＡｃ和ＰＡＭ质量比为２０：１，最佳投

７３１２１００８０１．４８７３０５０３３加浓度（以纯ＰＡＭ计）为１．３ｍｇ／Ｌ；生产性试验确定ＰＡＣ７２８１

８６４０

１．２

８８

３３

６２

２２

和ＰＡＭ质量比为２０：１，最佳投加浓度（以纯ＰＡＭ计）为

１．１

垂１｜｜ｉ

ｍｇ／Ｌ。

３）ＰＡＭ单独使用也能够有效改善活性污泥沉降性

能，小试确定ＰＡＭ最佳投加浓度为２．４ｍｇ／Ｌ；生产性试１４０｝

验确定ＰＡＭ最佳投加浓度为２ｍｇ／Ｌ。

援３０ｌ

２０Ｌ

４）从药剂成本角度考虑，单独使用ＰＡＭ最为经济有效。

１０ｒ０

Ｌ

口■

参考文献：

［１］张学洪，张力，梁延鹏．水处理工程实验技术［Ｍ］．北京：冶

图５ＰＡＭ单独使用时ＳＳ去除率随投药浓度变化曲线

金工业出版社，２００８．

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ｎ

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处理中的应用［Ｊ］．水处理技术，２００５，３１（１０）：５２—５５．１：Ｉ

［５］李新杰，朱文菲，张跃军，等．聚铝、聚铁和阳离子聚丙烯酰胺

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２．２

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１．８

１．６

１．４

１．２

投药浓度／（ｍｇ・Ｌ＿】）

用于长江原水除浊研究［Ｊ］．中国农村水利水电，２００７，（１２）：

图６ＰＡＭ单独使用时ＳＶＩ随投药浓度变化曲线

６４—６６．

由图５和图６可以看到，当ＰＡＭ投加浓度降到１．８

口中图分类号：×７０３．５

口文献标识码：Ｃ

ｍｇ／Ｌ后，虽然ＳＳ平均去除率仍能够达到５０％以上，但

出水ｓＳ明显升高，ＳＶＩ明显减低，观察生物池活性污泥口文章编号：１００８—３１９７（２０１４）０１—５９一０４口ＤＯＩ编码：１Ｏ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—３１９７．２０１４．０１．０２４

虽然沉降速度很快，但上清液开始浑浊，漂浮细小颗粒口收稿日期：２０１３—０４—１５

物增多。因此在单独使用ＰＡＭ条件下，２ｍｇ／Ｌ为ＰＡＭ最口作者简介：宫洪艳，女，１９８０年出生，工程师，天津创业环保集

佳投加浓度。

团有限公司，从事污水处理技术研究工作。

万方数据

混凝沉淀法应用于高浓度铁离子废水的探索

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

宫洪艳

天津创业环保集团有限公司

天津建设科技

Tianjin Construction Science and Technology2014,24(1)

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_tjjskj201401024.aspx