三种混凝剂对废水CODcr去除率的对比实验研究

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目前,无机混凝剂种类繁多,混凝研究也从定性朝着半定量乃至定量化发展[1~4]。通过实验研究以及实际运作得出:同种混凝剂在不同用量,不同pH值条件下对同一废水的CODcr去除率并不相同。浙江某化工工业园区水处理厂出水CODcr长期不能达标,其主要原因就是混凝阶段的CODcr去除率较低,只有20%左右。为了找到更为廉价有效的混凝剂以及该混凝剂处理此种废水的最佳pH值,通过实验室初步实验得出3个厂家的PAC、Al2(SO4)3与PFS处理效果相对较好。为了确定其中最佳者,我们在实验室进行了进一步实验研究。
1 实验
1.1 实验材料
(1)废水。实验室废水直接取自于该化工工业园区污水处理厂,pH=8.0。
(2)仪器。BDJ—623电子变速搅拌机,PHS—29A酸度计,ZDR—5型远红外COD恒温定时消煮炉,铁架台,酸式滴定管,500ml磨口回流锥形瓶,1000ml烧杯、量筒及玻璃杯。
(3)试剂。3个厂家的PAC、Al2(SO4)3与PFS,0.25mol/L的重铬酸钾,0.1mol/L的重铬酸钾,0.1mol/L的硫酸亚铁铵,1%硫酸—硫酸银,硫酸汞,试亚铁灵指示剂,0.1mol/L盐酸和0.1mol/L氢氧化钠等。
1.2 实验思路与实验方法
1.2.1 实验思路在核算成本范围内,不改变原水pH值的条件下分别找到3种药剂的最佳加药量,在此基础上改变原水pH值,找出最佳碱度,最终确定它们各自最适应的条件,通过试验结果对比选择其一,以供水厂选择使用。
1.2.2 实验方法用烧杯量取1000ml原水,以0 1mol/L盐酸或氢氧化钠调至实验所需pH值,加入混凝剂的同时以150r/min快速搅拌30s,然后以50r/min慢速搅拌120s,静止沉淀30min后取上清液20ml加入磨口回流锥形瓶中进行CODcr测定。在磨口回流锥形瓶中加入0 4g左右硫酸汞,加入10ml0.25mol/L的重铬酸钾,然后在锥形瓶里放入4~5粒玻璃珠并将其固定于ZDR-5型远红外COD恒温定时消煮炉上,从冷凝管上缓慢加入30ml1%硫酸—硫酸银,加热回流,沸腾后15min开始冷却,冷却后加入90ml左右蒸馏水,并以试亚铁灵做指示剂,以硫酸亚铁铵滴定。同时以蒸馏水做空白实验。
2 结果与讨论
2.1 Al2(SO4)3加入量的确定实验中将Al2(SO4)3折算为Al2O3的量,根据成本核算选择6个不同的药剂量,具体药剂用量以及实验结果见图1。由图1可以看出,Al2O3在80mg/L时CODcr为459.9mg/L,CODcr的去除率为56%,该点药剂用量小,处理效果较好,因此选择该药剂量进一步确定去除的最适宜的pH值。

2.2 PAC
2.1.1 PAC加入量的确定实验中将PAC折算为Al2O3的量,根据成本核算选择6个不同的药剂量,具体药剂用量以及实验结果见图3。根据图3可以看出,Al2O3在120mg/L时CODcr为450 5mg/L,CODcr去除率为57.1%,该点药剂用量小,处理效果较好,因此选择该药剂量进一步确定去除的最佳pH值。
2.1.2 最佳pH值的确定实验中根据实际操作的可行性和水质排放标准的要求,选择6个pH值点,具体值以及实验结果见图2。由图2可看出,Al2O3在80mg/L、pH值为9 .5时CODcr为453.6mg/L,去除率为64.6%,与pH值为9.0时CODcr去除率为63.9%相差不大,因此,考虑到出水碱度的控制问题,将pH值为9.0时作为最佳处理效果点。
2.2.2 最佳pH值的确定
与Al2(SO4)3的pH值的确定范围原则相同,具体值以及实验结果见图4。由图4可以看出,Al2O3在120mg/L、pH值为9 0时CODcr为349 7mg/L,CODcr去除率为66 7%,因此,将pH值为9 0时作为最佳处理效果点。
2 3 PFS
2.3.1 PFS加入量的确定实验中将PFS折算为Fe2O3的量,根据成本核算选择6个不同的药剂量,具体药剂用量以及实验结果见图5。由图5可以看出,Fe2O3在300mg/L时CODcr为22.9mg/L,去除率为50.2%,而且随着药量的增加CODcr去除率也在增加,但Fe2O3在300mg/L时已达到处理成本上限0.7元/t废水,因此选择该药剂量进一步确定去除效果最佳的pH值。
2.3.2 最佳pH值的确定具体pH值以及实验结果见图6。由图6可以看出,Fe2O3在300mg/L、pH值为9.0与9.5时CODcr均为464.1mg/L,去除率均为55.8%,但考虑到该阶段出水碱度不宜过大,因此,将pH值为9.0时作为最佳处理效果点。
2.4 实验结果综合对比及最佳药剂种类确定为了更为直观表征3种药剂的最佳适用条件,根据以上实验,在Al2(SO4)3折算为Al2O3的量为80mg/L,PAC折算为Al2O3120mg/L,在PFS折算为Fe2O3的量为300mg/L时,作pH—CODcr去除率曲线(图7)。由图7可以看出,在3种混凝剂的pH=9的最佳点上,PAC对CODcr的去除率比Al2(SO4)3的去除率约高3%,比PFS高近10%。因此,可以得出上述条件下PAC的处理效果最佳。
3 结论由以上实验结果对比可以得出:PAC折算为Al2O3120mg/L、pH为9.0时,经过混凝后CODcr为349.7mg/L去除率可以达到66.7%,该阶段水处理费用经过预算基本控制在预计处理成本的范围以内,达到了控制该污水处理成本的要求,如果后续的生化处理池正常运行,出水水质可以达到排放标准要求。为该水厂混凝剂的选择提供了一定的参考。

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