PAFS - PDMDAAC复合絮凝剂的除磷效果研究
PAFS - PDMDAAC复合絮凝剂的除磷效果研究
郑怀礼 1, 2 , 王白雪 1, 2 , 熊文强 3 , 彭德军 1 , 龙腾锐 2, 4 , 刘 宏 1
(1. 重庆大学 化学化工学院 , 重庆 400044; 2. 重庆大学 三峡库区生态环境教育部重点
实验室 , 重庆 400045; 3. 重庆大学 资源与环境学院 , 重庆 400044; 4. 重庆大学 城市
建设与环境工程学院 , 重庆 400045)
摘 要 : 针对生物除磷稳定性差、效果欠佳的问题 ,研发了 PAFS - PDMDAAC复合絮凝剂 ,
考察了复合絮凝剂中 PDMDAAC的复合比、污水 pH值及复合絮凝剂投量对除磷效果的影响。结
果表明 ,将絮凝剂配成质量分数为 10%的液体 ,在 PDMDAAC复合比为 5%、液体复合絮凝剂投量
为 1. 6～2. 4 mL /L、污水 pH值为 7～13的优化条件下 ,对模拟废水中磷的去除率 > 97% ,除浊率 >
99. 40%。同时考察了在优化试验条件下复合絮凝剂对实际污水的除磷效果 ,结果表明 ,除磷率达
98. 42% ,除浊率为 98. 53% ,出水中磷浓度可达到国家一级排放标准。
关键词 : 复合絮凝剂 ; 聚合硫酸铝铁 ; 聚二甲基二烯丙基氯化铵 ; 除磷 ; 除浊
中图分类号 : X703. 1 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 (2006) 19 - 0050 - 03
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (20577072) ; 重庆市自然科学基金资助重点项目 (2006BA7029)
Study on Phosphorus Rem oval by PAFS2PDMDAAC Com posite
Flocculant
ZHENG Huai2li1, 2 , WANG Bai2xue1, 2 , X IONGW en2qiang3 ,
PENG De2jun1 , LONG Teng2rui2, 4 , L IU Hong1
(1. College of Chem istry and Chem ical Engineering, Chongqing U niversity, Chongqing
400044, China; 2. Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region’s Eco2Environm ent
of Resource and Environm ent Science, Chongqing U niversity, Chongqing 400044, China;
4. Faculty of U rban Construction and Environm ent Engineering, Chongqing University,
Chongqing 400045, China)
Abstract: Regarding to the instability and faulty effect of phosphorus removal by m icroorganism
treatment, the PAFS2PDMDAAC composite flocculantwas developed. The PDMDAAC ratio, the value of
pH and the dosage of PAFS2PDMDAAC were investigated. The results show that when the mass fraction
of PAFS2PDMDAAC is 10% , the optimal conditions are: PDMDAAC is 5% , the dosage of PAFS2PDM2
DAAC is 1. 6 - 2. 4 mL /L, and pH is 7 - 13. Under these optimal conditions, the phosphorus removal
rate is above 97% and the turbidity removal rate is above 99. 40% in simulated wastewater. W hen PAFS2
PDMDAAC is used to treat the domestic wastewater in Chongqing, the phosphorus removal rate is
98. 42% and the turbidity removal rate is 98. 53%. The phosphorus of the effluent attains the national
first class standard.
·05·
第 22卷 第 19期
2006年 10月 中 国 给 水 排 水
CH INA WATER &WASTEWATER Vol. 22 No. 19
Oct. 2006
Key words: composite flocculant; polyalum inium ferric sulfate; poly2dimethyl2diallyl2ammoni2
um chloride; phosphorus removal; turbidity removal
目前 ,我国城镇生活污水处理通常采用生物
法 [ 1、2 ] ,该法对氨氮、COD 的去除性能稳定、效果良
好 ;但对磷的去除则稳定性较差、效果欠佳 ,尤其是
对含磷量高的污水难以达到国家排放标准。与生物
法相比 ,化学絮凝除磷具有稳定、可靠的优点 [ 3 ] 。
但污水是一种复杂的分散体系 ,单一的絮凝剂有时
不能满足实际的处理需要 [ 4～8 ] ,因此絮凝剂的复合
化成为絮凝剂研究与应用的发展趋势之一。目前关
于探索利用 PAFC - PDMDAAC复合絮凝剂去除城
镇生活污水中的磷尚未有报道。故笔者通过复合聚
合硫酸铝铁 ( PAFS)与聚二甲基二烯丙基氯化铵
(PDMDAAC)制备成新型 PAFC - PDMDAAC 复合
絮凝剂 ,研究了影响该复合絮凝剂除磷性能的各种
因素。
1 试验材料与方法
111 试验材料
① 试验仪器
紫外 /可见分光光度计 , 722型分光光度计 , ZR4
- 6絮凝搅拌机 , pHS - 3C酸度计 , ZBX - 4型便携
式浊度计。
② 试验药品
磷酸二氢钾、硅藻土、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸
锑钾均为分析纯 ,聚合硫酸铝铁 (PAFS)和聚二甲基
二烯丙基氯化铵 ( PDMDAAC)为市售工业品 ,其中
PDMDAAC为液体。
112 试验方法
① PAFS - PDMDAAC复合絮凝剂的制备
取不同质量的 PDMDAAC (液体 )在强烈搅拌下
加入到 PAFS溶液中制成不同复合比的液体絮凝
剂 ,其中 PAFS - PDMDAAC的质量分数为 10%。
② 模拟污水的制备
用自来水和硅藻土配制模拟污水。其中磷浓度
为 6 mg/L,浊度为 50 NTU, pH值为 7. 8。
③ 絮凝试验
取模拟污水 500 mL于 600 mL烧杯中 ,在搅拌
下分别加入不同 PDMDAAC复合比的絮凝剂液体 ,
在 200 r/m in下快速搅拌约 30 s,然后在 150～180
r/m in下搅拌 1 m in,最后在 80 r/m in下搅拌 10 m in
并沉淀 15 m in,取上清液测定磷含量和浊度。
④ 污泥量的测定
处理后的水样静置 15 m in并倒出上清液 ,将余
下的浑浊液倒入 100 mL的量筒内静置 0. 5 h测定
污泥量。
2 结果与讨论
211 PDMDAAC复合比对除磷性能的影响
在复合絮凝剂投量为 1. 6 mL /L条件下考察了
PDMDAAC复合比对除磷效果的影响 ,结果见表 1。
表 1 复合比对模拟污水除磷性能的影响
Tab. 1 Effect of PDMDAAC composite ratio on
phosphorus removal
项目 PDMDAAC复合比 /%
0 2 5 8 10 15 20
除磷率 /% 95. 88 96. 56 97. 93 97. 13 93. 49 92. 80 87. 67
除浊率 /% 96. 40 98. 60 99. 40 99. 40 > 99. 50 > 99. 50 > 99. 50
出水 pH 6. 95 6. 93 6. 97 6. 98 7. 00 7. 00 7. 02
污泥量 /mL 52 50 42 65 38 34 30
由表 1可知 ,当 PDMDAAC复合比较低时 ,随着
PDMDAAC复合比的升高 , PAFS - PDMDAAC的除
磷和除浊性能有明显改善 ;当继续增大 PDMDAAC
的复合比 ( > 8% )时 ,则 PAFS - PDMDAAC的除磷
性能反而有所降低。与单一的 PAFS絮凝剂相比 ,
复配适量的 PDMDAAC可提高污水的除磷率和除浊
率。结果表明 , PDMDAAC复合比为 5%时絮凝剂具
有较好的除磷、除浊效果 ,且污泥沉降速度快、出水
pH值接近中性 ,出水水质达到排放标准。故试验确
定最佳的 PDMDAAC复合比为 5%。
212 污水 pH值对除磷性能的影响
调节模拟污水的 pH值为 4～13,向 500 mL 水
样中投加由 5%的 PDMDAAC制备而成的液体复合
絮凝剂 0. 8 mL,考察污水 pH值对除磷和除浊性能
的影响 ,结果见图 1和图 2。
由图 1和图 2可知 ,污水 pH < 7时 , PAFS - PD2
MDAAC和 PAFS的除磷效果都较差 , PAFS的除浊
率高于 PAFS - PDMDAAC的 ;当 pH > 7时 , PAFS -
PDMDAAC和 PAFS都具有较好的除磷效果且对浊
度的去除率均大于 98%。结果表明 , PAFS - PDM2
DAAC比 PAFS絮凝剂具有更宽的 pH值适用范围 ,
其最佳 pH值为 7～13。
·15·
第 19期 郑怀礼 ,等 : PAFS - PDMDAAC复合絮凝剂的除磷效果研究 第 22卷
图 1 污水 pH值对除磷性能的影响
Fig. 1 Effect of wastewater pH on phosphorus removal
图 2 污水 pH值对除浊性能的影响
Fig. 2 Effect of wastewater pH on turbidity removal
213 絮凝剂投量对除磷性能的影响
由于絮凝处理是一个物理化学的反应过程 ,其
中存在着一系列的平衡反应 ,所以絮凝剂的投量对
絮凝除磷效果有着重要的影响。在 PDMDAAC复合
比为 5%、污水 pH值为 7. 0的条件下 ,考察了复合
絮凝剂投量对除磷性能的影响 ,结果见表 2。
表 2 PAFS - PDMDAAC投量对除磷性能的影响
Tab. 2 Effect of PAFS2PDMDAAC dosage on phosphorus
removal
项目 PAFS - PDMDAAC投量 / (mL·L - 1 )
0. 4 1. 0 1. 6 2. 4 3. 0
除磷率 /% 41. 00 82. 17 97. 67 99. 33 98. 17
污泥 /mL 13 30 42 61 82
由表 2知 ,当 PAFS - PDMDAAC投量为 1. 6～
2. 4 mL /L 时具有良好的除磷效果。由于 PAFS -
PDMDAAC投量的增加会导致污泥量增大 ,所以在
满足污水排放标准的条件下 ,为了减少污泥量并节
约处理成本 ,试验确定 10%的 PAFS - PDMDAAC投
量为 1. 6～2. 4 mL /L。
214 PAFS - PDMDAAC对实际污水的除磷效果
试验原水取自重庆某污水处理厂曝气池前的
污水 ,其中磷含量为 4. 39 mg/L,浊度为 95 NTU, pH
值为 7. 3。在 10%的 PAFS - PDMDAAC溶液中 PD2
MDAAC的复合比为 5%、投量为 1. 6 mL /L 的条件
下进行实际污水的除磷试验。
结果表明 ,在优化试验条件下复合絮凝剂的除
磷率为 98. 42% ,除浊率为 98. 53%。 PAFS - PDM2
DAAC对模拟污水和实际污水的除磷效果均较好 ,
出水达国家一级排放标准。
3 结论
① 在 PDMDAAC复合比为 5%、絮凝剂投量
为 1. 6～2. 4 mL /L、pH 值为 7～13的优化条件下 ,
PAFS - PDMDAAC对模拟污水的除磷率 > 97% ,除
浊率 > 99. 40%。复合絮凝剂的除磷和除浊效果均
比 PAFS的好。
② 在优化试验条件下 , PAFS - PDMDAAC对
实际污水的除磷率为 98. 42% ,除浊率为 98. 53% ,
出水达到国家一级排放标准。
参考文献 :
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重庆大学学报 , 2001, (2) : 143 - 147.
[ 8 ] 郑怀礼. 生物絮凝剂 [M ]. 北京 :化学工业出版社 ,
2004.
电话 : (023) 65120827
E - ma il: zhenghl@cta. cq. cn
收稿日期 : 2006 - 04 - 12
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第 19期 中 国 给 水 排 水 第 22卷
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