絮凝劑在生活污水處理中的配比是多少？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：混凝與絮凝的比較
絮凝劑是用來(lái)提高沉降、澄清、過(guò)濾、氣浮、離心分離等工藝過(guò)程的速度和效率。絮凝過(guò)程就是懸浮液中許多單獨(dú)顆粒形成聚集體（絮團(tuán)或礬花）的過(guò)程。
水處理中，混凝和絮凝代表兩種不同的機(jī)制。

混凝
水中懸浮的顆粒在粒徑小到一定程度時(shí)，其布朗運(yùn)動(dòng)的能量足以阻止重力的作用，而使顆粒不發(fā)生沉降。這種懸浮液可以長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)。而且，懸浮顆粒表面往往帶電（常常是負(fù)電），顆粒間同種電荷的斥力使顆粒不易合并變大，從而增加了懸浮液的穩(wěn)定性。
混凝過(guò)程就是加入帶正電的混凝劑去中和顆粒表面的負(fù)電，使顆?！懊摲€(wěn)”。于是，顆粒間通過(guò)碰撞、表面吸附、范德華引力等作用，互相結(jié)合變大，以利于從水中分離。
混凝劑是分子量低而陽(yáng)電荷密度高的水溶性聚合物，多數(shù)為液態(tài)。它們分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)混凝劑主要是鋁、鐵鹽及其聚合物。
絮凝
絮凝是聚合物的高分子鏈在懸浮的顆粒與顆粒之間發(fā)生架橋的過(guò)程。“架橋”就是聚合物分子上不同鏈段吸附在不同顆粒上，促進(jìn)顆粒與顆粒聚集。
絮凝劑為有機(jī)聚合物，多數(shù)分子量較高，并有特定的電性（離子性）和電荷密度（離子度）。
實(shí)際過(guò)程要比上述理論復(fù)雜得多。由于混凝劑/絮凝劑都是高分子物質(zhì)，同一產(chǎn)品中大大小小的分子都有，所謂“分子量”只是一個(gè)平均概念。所以，在用某一混凝劑或絮凝劑處理污水是，“電中和”和“架橋”作用會(huì)交織在一起同時(shí)發(fā)生。絮凝過(guò)程是多種因素綜合作用的結(jié)果，目前仍有一些沒(méi)有認(rèn)清和解決的問(wèn)題。就我們所知，絮凝過(guò)程與絮凝劑分子結(jié)構(gòu)、電荷密度、分子量有關(guān)；與懸浮顆粒表面性質(zhì)、顆粒濃度、比表面積有關(guān)；與介質(zhì)（水）的pH值、電導(dǎo)、水中其他物質(zhì)的存在、水溫、攪動(dòng)情況等因素有關(guān)。因此盡管有理論和經(jīng)驗(yàn)可循，用實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇絮凝劑仍然是不可缺少的。

1、PAC(聚合氯化鋁)的溶解與使用
1) PAC為無(wú)機(jī)高分子化合物,易溶于水,有一定的腐蝕性；
2) 根據(jù)原水水質(zhì)情況不同,使用前應(yīng)先做小試求得最佳用藥量(具體方法可參見(jiàn)第2條:聚合硫酸鐵的溶解與使用-加藥量的確定)；(參考用量范圍:20-800ppm)
3) 為便于計(jì)算,實(shí)驗(yàn)小試溶液配置按重量體積比(W/V),一般以2～5%配為好。如配3%溶液:稱(chēng)PAC3g,盛入洗凈的200ml量筒中,加清水約50ml,待溶解后再加水稀釋至100ml刻度,搖勻即可；
4) 使用時(shí)液體產(chǎn)品配成5-10%的水液,固體產(chǎn)品配成3-5%的水液(按商品重量計(jì)算)；
5) 使用配制時(shí)按固體:清水=1:5(W/V)左右先混合溶解后,再加水稀釋至上述濃度即可；
6) 低于1%溶液易水解,會(huì)降低使用效果；濃度太高易造成浪費(fèi),不容易控制加藥量；
7) 加藥按求得的最佳投加量投加；
8) 運(yùn)行中注意觀(guān)察調(diào)整,如見(jiàn)沉淀池礬花少、余濁大，則投加量過(guò)少；如見(jiàn)沉淀池礬花大且上翻、余濁高，則加藥量過(guò)大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整；
9) 加藥設(shè)施應(yīng)防腐。
2、聚合硫酸鐵(PFS)的溶解與使用
1) PFS溶液配制
a. 使用時(shí)一般將其配制成5%-20%的濃度；
b. 一般情況下當(dāng)日配制當(dāng)日使用，配藥如用自來(lái)水，稍有沉淀物屬正常現(xiàn)象。
2) 加藥量的確定
因原水性質(zhì)各，應(yīng)根據(jù)不同情況，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或作燒杯混凝試驗(yàn)，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達(dá)到最好的處理效果。
a.取原水1L，測(cè)定其PH值；
b.調(diào)整其PH值為6-9；
c.用2ml注射器抽取配制好的PFS溶液，在強(qiáng)力攪拌下加入水樣中，直至觀(guān)察到有大量礬花形成,然后緩慢攪拌，觀(guān)察沉淀情況。記下所加的PFS量，以此初步確定PFS的用量；
d. 按照上述方法，將廢水調(diào)成不同PH值后做燒杯混凝試驗(yàn)，以確定最佳用藥PH值；
e. 若有條件，做不同攪拌條件下用藥量，以確定最佳的混凝攪拌條件；
f. 根據(jù)以上步驟所做試驗(yàn)，可確定最佳加藥量，混凝攪拌條件等。
注意混凝過(guò)程三個(gè)階段的水力條件和形成礬花狀況。
a) 凝聚階段：是藥劑注入混凝池與原水快速混凝在極短時(shí)間內(nèi)形成微細(xì)礬花的過(guò)程，此時(shí)水體變得更加渾濁，它要求水流能產(chǎn)生激烈的湍流。燒杯實(shí)驗(yàn)中宜快速(250-300轉(zhuǎn)/分)攪拌10-30S，一般不超過(guò)2min。
b) 絮凝階段：是礬花成長(zhǎng)變粗的過(guò)程，要求適當(dāng)?shù)耐牧鞒潭群妥銐虻耐Ａ魰r(shí)間(10-15min)，至后期可觀(guān)察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。燒杯實(shí)驗(yàn)先以150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杓s6分鐘，再以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杓s4分鐘至呈懸浮態(tài)。
c) 沉降階段：它是在沉降池中進(jìn)行的絮凝物沉降過(guò)程，要求水流緩慢，為提高效率一般采用斜管(板式)沉降池(最好采用氣浮法分離絮凝物)，大量的粗大礬花被斜管(板)壁阻擋而沉積于池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小，密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續(xù)相互碰撞結(jié)大，至后期余濁基本不變。燒杯實(shí)驗(yàn)宜以20-30轉(zhuǎn)/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測(cè)余濁。
表1:PFS適用范圍及參考用量
名稱(chēng) 參考用量 名稱(chēng) 參考用量
生活飲用水 1:20000-1:200000 紙箱廠(chǎng)廢水 1:5000-1:10000
工業(yè)用水 1:20000-1:200000 機(jī)加工乳化油廢水 1:5000-1:12000
城市污水 1:10000-1:50000 化工廢水 1:3000-1:10000
電廠(chǎng)廢水 1:10000-1:30000 油田鉆井廢水 1:3000-1:10000
洗煤廢水 1:10000-1:30000 造漆廢水 1:3000-1:8000
鋼鐵工業(yè)廢水 1:10000-1:20000 洗毛廢水 1:2000-1:8000
有色選礦廢水 1:8000-1:20000 制革廢水 1:2000-1:6000
冶金選礦廢水 1:8000-20000 印染廢水 1:2000-1:6000
食品工業(yè)廢水 1:8000-1:20000 造紙廢水 1:2000-1:6000
電鍍廢水 1:5000-1:10000 污泥脫水 1:100-1:1000
注：上表為參考用量，具體用量應(yīng)該通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。
3) PFS的投加
a. 根據(jù)燒杯混凝試驗(yàn)結(jié)果,調(diào)整廢水PH值和攪拌條件；
b. 根據(jù)水量大小，調(diào)整加藥泵流量，按所確定的加藥比例投加；
c. 實(shí)際加藥量可能與燒杯混凝試驗(yàn)有些差異，根據(jù)處理水質(zhì)情況調(diào)整；
d. 若配合使用有機(jī)高分子絮凝劑如PAM，可取得更佳效果；
e. PAM加藥量一般為2ppm左右。
3、聚丙烯酰胺(PAM)的溶解與使用
1) PAM是有機(jī)高分子化合物，可分為陰離子型，陽(yáng)離子型和非離子型，為白色粉末或顆粒，可溶于水，但溶解速度很慢；
2) 陰離子型一般用于廢水處理絮凝劑，陽(yáng)離子型一般用于污泥脫水；
3) 作為絮凝劑時(shí)用藥量一般為1-2ppm，即每處理1噸廢水用藥量約為1-2g；
4) 使用時(shí)陰離子型一般配制成0.1%左右的水溶液，陽(yáng)離子型可配制成0.1%-0.5%；
5) 配制溶液時(shí)應(yīng)先在溶解槽中加水，然后開(kāi)啟攪拌機(jī)，再將PAM沿著漩渦緩慢加入，PAM不能一次性快速投入，否則的話(huà)PAM會(huì)結(jié)塊形成“魚(yú)眼”而不能溶解；
6) 加完P(guān)AM后一般應(yīng)繼續(xù)攪拌30min以上，以確保其充分溶解；
7) 溶解后的PAM應(yīng)盡快使用，陰離子型一般不要超過(guò)36h，陽(yáng)離子型溶解后很容易水解，應(yīng)24h內(nèi)使用。

ST絮凝劑特性：
ST絮凝劑是種新型的水溶性高分子電解質(zhì)。它具有離子度高、易溶于水（在整個(gè)PH值范圍內(nèi)完全溶于水，且不受低水溫的影響）、不成凝膠、水解穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，由于ST絮凝劑的大分子鏈上所帶的正電荷密度高，產(chǎn)物的水溶性好，分子量適中，因此具有絮凝和消毒的雙重性能。它不僅可有效地降低水中懸浮物固體含量，從而降低水的濁度：而且還可使病毒沉降和降低水中三鹵甲烷前體的作用，因而使水中的總含碳量（TOC）降低。ST絮凝劑可作為主絮凝劑和助凝劑使用（其用量0.5-0.7PPM相當(dāng)于明礬50~60PPM），對(duì)水的澄清有明顯的效果，特別是對(duì)低濁度水的處理，更是其它類(lèi)型的高分子絮凝劑所不及。ST絮凝劑與傳統(tǒng)使用的無(wú)機(jī)絮凝劑（如硫酸鋁、堿式氯化鋁等）相比，具有產(chǎn)生的淤泥量少，沉降速度快水質(zhì)好，成本低等特點(diǎn)，而且還可采用直接過(guò)濾的新工藝，這對(duì)傳統(tǒng)的上水處理無(wú)疑是一個(gè)重大改革。
ST絮凝劑產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：
外觀(guān)：無(wú)色或淡黃色粘稠液體
含量：≥30%（m/m）
特性粘度：≥40%（m1/g）
離子度：≥50%(m/m)
2、ST絮凝劑的使用方法：
ST絮凝劑可單獨(dú)使用，或與硫酸鋁、堿式氯化鋁復(fù)合使用。復(fù)合使用時(shí)、可減少無(wú)機(jī)絮凝劑添加量，并大大減少產(chǎn)生的污泥量。
ST絮凝劑的最佳使用濃度是使Zate電位零或接近于零時(shí)用量。當(dāng)用量過(guò)多時(shí)，反而起分散作用。
ST絮凝劑單獨(dú)使用時(shí)，其加藥量范圍為0.2-10ppm。
ST絮凝劑在低溫貯存時(shí)，將使膠體或液體凍成冰塊，影響它的絮凝活性。因此，應(yīng)在0-32℃之間貯顧為宜。
ST絮凝劑應(yīng)可能用中性不含金屬鹽的水來(lái)配制貯備液。貯備液一般配成1%、0.5%或0.1%的液體。與其它高分子絮凝劑一樣，ST絮凝劑在剪切力較高的高速攪拌下，將會(huì)被切斷分子鏈，從面降低絮凝劑性能。因此，溶解、輸送和絮凝過(guò)程，都不要使用較高速度的旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)和離心泵。一般溶解和絮凝時(shí)可用吹入空氣或用約100轉(zhuǎn)/分低速的螺旋式攪拌為宜。輸送則盡可能利用位差或排液泵為宜。
ST絮劑的效果與加入方法有很大關(guān)系，為使ST絮凝劑與懸浮物能充分混勻，絮凝劑應(yīng)盡可能稀釋并多次加入。
為了使ST絮凝劑的分子鏈既不被剪斷，同時(shí)又能與處理體系充分混合，可采用：（一）在處理物流動(dòng)管中多次分散加入ST絮凝劑；（二）用壓縮空氣攪拌；（三）用螺旋槳攪拌器在100轉(zhuǎn)/分低速下進(jìn)行。形成絮凝塊后，便要避免攪拌。
3、ST絮凝劑廣泛應(yīng)用于凈水、破乳、造紙雙元助留、造紙漿液陰離子雜質(zhì)消除等領(lǐng)域。

PAM和鋁鹽混凝劑聯(lián)用凈水效果經(jīng)濟(jì)分析 【打印此頁(yè)】 【返回】

發(fā)布日期：[2008-2-25] 共閱[286]次

摘要： 本文試驗(yàn)研究了聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁或硫酸鋁聯(lián)用除濁、除UV254和CODMn的效果，結(jié)果表明：聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁或硫酸鋁聯(lián)用,比單獨(dú)用聚合氯化鋁或硫酸鋁的除濁效果顯著,而對(duì)UV254和CODMn去除率提高幅度不大，但可大量減少無(wú)機(jī)混凝劑用量和減少污泥濕基重量，從而減少水廠(chǎng)凈水處理成本和污泥處理量。
關(guān)鍵詞： 聚丙烯酰胺 污泥濕基重量 經(jīng)濟(jì)分析
混凝是以地面水為水源的自來(lái)水處理廠(chǎng)不可缺少的基本凈水工藝，國(guó)內(nèi)各水廠(chǎng)大多使用無(wú)機(jī)混凝劑，投藥量大，產(chǎn)生的污泥數(shù)量多、體積大，難以處理,而且凈水效果也不盡如意。有機(jī)高分子聚丙烯酰胺(PAM)優(yōu)良的助凝效果早已為人們熟知,但受其單體毒性、投加量及投加方式優(yōu)化等問(wèn)題的影響,國(guó)內(nèi)自來(lái)水廠(chǎng)較少使用。然而研究表明：只要嚴(yán)格控制PAM投加量及產(chǎn)品單體含量，其在水廠(chǎng)使用不但可以提高凈水效果，而且是最有效減少污泥數(shù)量、體積及改善污泥脫水性質(zhì)的途徑[1]。歐洲、美國(guó)已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的給水廠(chǎng)選用聚丙烯酰胺作為給水處理的一種絮凝劑。隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，水廠(chǎng)污泥處理已為人們所重視，我國(guó)有些城市的新建水廠(chǎng)及原有水廠(chǎng)已將污泥處理提上議事日程，有的水廠(chǎng)污泥處理工程已建成投產(chǎn)。同濟(jì)大學(xué)在自來(lái)水廠(chǎng)使用PAM助凝和污泥處理方面作了大量研究，取得一定的經(jīng)驗(yàn)。
1 試驗(yàn)部分
取某河水水樣，進(jìn)行投加不同的混凝劑和聚丙烯酰胺的實(shí)驗(yàn)室混凝攪拌試驗(yàn)。
1.1 儀器與試劑
SC－956實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)（湖北省潛江縣儀器廠(chǎng)）；2100N濁度儀（HACH公司）；751GW分光光度計(jì)（惠普上海分析儀器有限公司）；
聚合氯化鋁（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PAC，Al2O330%,鹽基度65－80％，2300元/噸，上海五四凈水劑廠(chǎng)）；
硫酸鋁（以下簡(jiǎn)稱(chēng)AS，Al2O310%，900元/噸,上海五四凈水劑廠(chǎng)）；
聚丙烯酰胺（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PAM，AN910PWG，陰離子型，分子量1.42×107,單體含量0.008%,水解度20.5%,26000元/噸,法國(guó)SNF公司）。
1.2 攪拌試驗(yàn)
攪拌試驗(yàn)過(guò)程：一組燒杯，各取1L水樣,在快速攪拌中(140r.min-1)加入無(wú)機(jī)混凝劑,攪拌1min,
然后轉(zhuǎn)至慢速攪拌(30 r.min-1)15min；靜置30min后取上清液測(cè)定濁度、CODMn和紫外吸光度。
PAM則于快速攪拌(140r.min-1)1min后加入，轉(zhuǎn)至中速攪拌（100r.min-1)30s,再轉(zhuǎn)至慢速攪拌(30 r.min-1)15min。
紫外吸光度在254nm處進(jìn)行，水樣測(cè)定前用0.45um膜過(guò)濾水樣。
1.3 污泥濕基重量
小心傾去上清液，直至燒杯中約剩50ml泥和水，然后用濾膜過(guò)濾至無(wú)水珠滴下稱(chēng)重。
2 結(jié)果與討論

2.1 凈水效果比較
試驗(yàn)的原水主要水質(zhì)情況：水溫=24℃；pH=7.2；濁度=196NTU；UV254=0.176；CODMn =7.12mg/l?；炷龜嚢柙囼?yàn)結(jié)果，整理成圖1至圖6表示。

從圖3至圖6可以看出：PAM和無(wú)機(jī)混凝劑聯(lián)合使用對(duì)UV254和CODMn去除效果均有提高,但幅度不大,因?yàn)镻AM不能產(chǎn)生對(duì)有機(jī)物質(zhì)具有吸附作用的水解產(chǎn)物，其對(duì)有機(jī)物的去除僅因提高固液分離效果得以提高。最為顯著的是濁度的去除效果提高（見(jiàn)圖1和圖2），這是因?yàn)橄燃尤氲臒o(wú)機(jī)混凝劑和膠粒負(fù)電荷起電中和作用使膠體脫穩(wěn)，去除了大的懸浮粒子，而高分子絮凝劑PAM能使被中和的膠體顆粒及很細(xì)微的膠粒迅速吸附和橋聯(lián)，可去除很微細(xì)的膠粒，從而去濁效果大大提高。
2.2 污泥濕基重量比較

表2 投加AS和AS+PAM 產(chǎn)生的污泥濕基重量比較 不加PAM 加0.2mg/lPAM
編號(hào) 1 23 4 5
1 2 3 4 5

投加AS（mg/l） 10 20 30 40 50
10 20 30 40 50

剩余濁度（NTU） 48.7 17.7 11.7 5.41 2.23
15.2 6.27 2.34 1.32 1.28

污泥濕 基重量(g) 1.7121 1.9273 2.0384 2.2671 2.7837
1.0718 1.1925 1.2079 1.4219 1.6310
由表1和表2可見(jiàn)：加入PAM后，各污泥濕基重量分別減少約40％，究其原因可能是單獨(dú)投加鋁鹽時(shí)污泥中一般以無(wú)機(jī)金屬氫氧化合物為主，這些化合物帶大量的結(jié)合水，造成污泥含水率增高，體積龐大[2]。而加入PAM，一方面可減少無(wú)機(jī)混凝劑的量，從而減少金屬氫氧化物沉淀及結(jié)合水，另一方面形成的絮體緊密，可“壓縮”絮體孔隙中的水和減少無(wú)機(jī)金屬氫氧化合物和水的結(jié)合位。
2.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析
加入有機(jī)絮凝劑PAM后, 污泥濕基重量減少很多,取剩余濁度為5NTU左右的水樣進(jìn)行比較(表1中的兩個(gè)2號(hào)之間,表2中的兩個(gè)4號(hào)之間)：10mg/lPAC產(chǎn)生的濕基污泥量為1.3970g,5mg/lPAC+0.2mg/lPAM產(chǎn)生的濕基污泥量為0.8764g,前者多產(chǎn)生的濕基污泥量0.5206g,測(cè)其含固率為10.38%,則其折算成干污泥量0.05404g。 同樣可以計(jì)算出40mg/lAS比20mg/lAS+0.2mg/lPAM多產(chǎn)生干污泥量0.06436g（測(cè)得40mg/lAS產(chǎn)生的濕基污泥含固率為5.99%）。根據(jù)上海閔行水廠(chǎng)一車(chē)間的污泥處理經(jīng)驗(yàn)排泥水折算成干污泥的處理費(fèi)用為912.32元/噸干泥[3]。以水廠(chǎng)處理萬(wàn)噸水為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析見(jiàn)下表3和表4：
表4 用AS+PAM，萬(wàn)噸水可節(jié)約處理費(fèi)用（元）
干泥量（t） 節(jié)約污泥處理費(fèi)用（元） 總計(jì)節(jié)約處理費(fèi)用（元）
0.06436g/l=0.6436t/萬(wàn)t 0.6436×912.32元/t=587.17元 587.17+128=715.17元
絮凝劑用量 節(jié)約絮凝劑費(fèi)用（元）
40mg/l=0.4t/萬(wàn)t (0.4×900)-(0.2×900+0.002×26000)=128元
20mg/l=0.2t/萬(wàn)t
0.2mg/l=0.002t/萬(wàn)t

3 小結(jié)
（1）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可以使去濁效果明顯改善，而對(duì)去除CODMn和UV254改善很少；
（2）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可使污泥濕基重量減少40%左右；
（3）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可降低污泥處理費(fèi)和凈水加藥費(fèi)用,從而能降低總的凈水成本；
（4）用于飲用水處理的PAM，其單體AM含量均應(yīng)小于0.05%，PAM投加率一般均少于1mg/l，足以保證飲用水的安全性。我國(guó)許多以地面水為水源的凈水廠(chǎng)（特別是原水濁度較高的凈水廠(chǎng)）在用混凝劑的同時(shí)，適量投加PAM，將具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
（5）陽(yáng)離子型PAM的價(jià)格較高（一般為陰離子價(jià)格的兩倍左右），而非離子型PAM溶解性較差，對(duì)這兩種類(lèi)型PAM和無(wú)機(jī)混凝劑聯(lián)用時(shí)的凈水效果，有待進(jìn)一步探討。