磁絮凝技术处理微污染水的试验研究.doc

磁絮凝技术处理微污染水的试验研究摘 要：采用磁絮凝技术对微污染水进行试验研究，以cod、浊度去除率为考察指标，讨论了聚合氯化铝(pac)投加量、磁粉投加量、沉降时间等因素对处理效果的影响。试验结果表明：磁粉最佳投加量为0.5g/l，pac最佳投加量为60mg/l，最佳沉降时间15min。cod、浊度去除率分别达到68.92%和85.30%。采用磁絮凝技术处理微污染不仅能提高絮凝效果、还能有效缩短沉降时间。关键词：磁絮凝；聚合氯化铝；微污染experimental study of micro- pollutant in water treatment by magnetic flocculation technicallifeng, yang yunlong(college of environmental science and engineering,tai yuan university of techonology, taiyuan 030024,china)abstract：an experiment on micro- pollutant in water treatment by magnetic flocculation was studied, taking cod,and the turbidity removing rates of micro- pollutant as study index, the influences of aluminium polychlorid(pac) dosage, magnetic particle dosage and static sedimentation time on treatment effect were discussed. the test results show that: the optimal dosage of the magnetic particle was 0.5g/l, the pac was 60mg/l ,and the static sedimentation time was 15 min. cod and the turbidity removal rates reached 68.92%, and 85.30% respectively.the magnetic flocculation technology for the treatment of micro- pollutant can not only improve flocculation effect, still can shorten the static sedimentation time.key words：magnetic flocculation; aluminium polychlorid; micro- pollutant随着人民生活水平的提高和社会的发展,对供水的水质要求越来越严格。而现实的情况是, 饮用水源水的污染在加剧,低温低浊江河水和水库水的处理难度有所增加，常规的水处理工艺如果不加以改造很难满足新的水质标准要求，自来水水质甚至呈变差的趋势。这就是需要采取切实可行的技术对策来解决新问题。要解决我国的饮用水安全问题, 需多方面的综合措施。我国水厂制水的现实出发, 研究强化混凝净化, 提高制水水质。强化混凝净水, 大体包括无毒、高效絮凝剂的应用, 新型絮凝反应器的开发和混凝净化操作条件的优化等三方面。磁絮凝技术是近几年比较热门的新兴水处理技术，在水处理应用中显示出许多优点，在投加混凝剂的同时投加磁粉，不仅可以使絮凝作用得到强化，提高处理效果，还可以缩短沉降时间，而且磁粉还可以回收利用，是一种较有前途的水处理技术。本研究是采用磁絮凝技术对微污染源水进行混凝处理，讨论了聚合氯化铝(pac)投加量、磁粉投加量、沉降时间等因素对处理效果的影响。旨在探究磁絮凝技术在微污染水处理领域的前景，以期为给水厂制水处理工艺的改造及其达标排放提供参考。1 试验部分1.1试验仪器室内静态试验：jj-4六连电动搅拌器、uv751gd可见/紫外分光光度计、lida型ph计、cod快速测定仪、wgz-20散射光浊度仪、bl-220h电子天平、250ml烧杯、移液管等试验仪器。1.2试剂和药品聚合氯化铝（pac，固体颗粒,al2o3含量30%, 使用前溶解为3% 溶液，天津市光复精细化工研究所）磁粉（fe3o4，黑色粉末，弘国环境）1.3水样水质本试验用水取自某水库源水，水质情况如表1所示：表1：水样水质table.1 main parameters of raw water1.4试验方法根据相关资料介绍，试验小试溶液配制按重量体积比（w/v），一般以2%5%配制为好，本实验所用的pac配制浓度为3%：称取3gpac盛于100ml容量瓶，先加50ml蒸馏水，待溶解后再加水至刻度线摇匀。取200ml水样于6个烧杯中，往烧杯中投加不同剂量的pac，置于六联搅拌器上，先快速搅拌250 r/min(30s)，再以120 r/min搅拌5min，最后以50 r/min搅拌10min，静置25min后，取上清液测其cod、浊度。以各项指标的去除率作为评价指标，确定pac最佳投加量，最佳沉降时间。再在上述实验条件和pac最佳参数下，研究磁粉的投加量、沉降时间等因素对絮凝效果的影响。2结果与讨论2.1 pac投加量对絮凝效果的影响pac在ph值为411间都能形成絮体，在ph 值为79 范围内处理效果最好。考虑到本试验水样的ph值为78，因此在试验中可不必调节废水的ph值。取200ml水样于250ml烧杯中，向其投入pac（3%）0.2ml、0.4ml、0.6ml、0.8ml、1.0ml、1.2ml，置于六联搅拌器上，先以250 r/min快速搅拌30s，再以120 r/min搅拌5min，最后以50 r/min搅拌10min，静置25min后，取上清液测其cod、浊度。pac投加量与各指标去除率的关系分别见图1、图2。一般来说, 在絮凝过程中, 高分子絮凝剂通过电中和、架桥、网捕等作用, 与微粒吸附在一起。若药剂量过小, 胶体离子表面没有足够的絮凝分子就不能形成絮体, 废水中的胶体不能完全脱稳, 达不到理想的絮凝效果；但是药剂量过多, 粒子表面活性降低, 会发生再稳现象,絮凝效果反而变差, 所需的操作费用也增加。由图1和图2可以看出，随着pac投加量的增加，各指标去除率呈现先增大后减小，然后再增大的趋势，当pac投加量为0.4ml时，絮凝效果最好，cod去除率为53.80%，浊度去除率为80.12%，试验得出pac最佳投加量为60mg/l。2.2沉降时间对絮凝效果的影响取200ml水样于250ml烧杯中，pac投加量取60mg/l，置于六联搅拌器上，先以250 r/min快速搅拌30s，再以120 r/min搅拌5min，最后以50 r/min搅拌10min，于不同的沉降时间（1540min），分别取其上清液测cod、浊度。沉降时间与各指标去除率的关系分别见图3、图4。由图3和图4可以看到，随着沉降时间的增加，各项指标的去除率呈现增大的趋势，但当沉降时间超过20min后，cod、浊度的去除率基本保持不变，所以，投加pac后最佳的沉降时间是20min。2.3 磁粉投加量对絮凝效果的影响取6份200ml水样于250ml烧杯中，在室温下向其中分别投加pac(3%)0.4ml, 置于六联搅拌器，先以250r/min快速搅拌30s，再以120r/min搅拌5min，然后向其中分别投入磁粉0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.25g、0.30g、最后以80r/min搅拌10min，静置15min，取上清液测其cod、浊度。磁粉投加量与各指标去除率的关系分别见图5、图6。由图5和图6可知，初始时各指标的去除率均随磁粉投加量增加而增大，当磁粉投加量到达一定数值后，去除率不仅不再增大，反而下降，因此磁粉亦存在一个最佳投加量，为0.5g/l。cod去除率达到68.92%，浊度去除率达到85.30%，与未投加磁粉相比，各指标去除率分别提高了13.43%、5.17%。通过试验，我们观察到加入磁粉后，磁粉与絮体结合在一起形成复合磁絮凝体，这种磁絮凝体结合的更加紧密，体积变小，尤其是沉降速度明显加快。这是因为投加的磁粉在矾花形成的初始阶段起到了絮核作用，磁粉产生的微弱磁场对带电荷的胶粒有较强的吸引力，靠其较大的比表面积吸附，形成以磁粉为核心的复合磁絮凝体。由于磁粉本身重力较大，所以絮体的沉降速度明显加快。随着磁粉投加量的加大，更多的磁粉与絮体结合形成紧密的复合磁絮凝体，各指标去除率也相应越高。但磁粉投加量超过最佳值时，过多的磁粉不会再与絮体结合形成复合磁絮凝体，反而影响絮凝剂对污染物的吸附，使各指标去除率呈下降趋势。总之，投加磁粉的处理效果比未加磁粉好。所以根据实验结果初步确定磁粉的最佳投加量为0.5g/l。2.4 投加磁粉后沉降时间对絮凝效果的影响取6份200ml水样于250ml烧杯中，在室温下向其分别投加pac(3%)0.4ml，置于六联搅拌器上，先以250 r/min快速搅拌30s，再以120r/s搅拌5min，然后向其分别加入0.1g磁粉，最后以80r/min慢速搅拌10min，静置不同的时间（5min30min）取其上清液，测其cod、浊度。投加磁粉后沉降时间对絮凝效果的影响分别见图7、图8。图7和图8可知，投加磁粉后沉降时间为15min时，各指标去除率达到最高值，之后去除率曲线基本保持平缓，因此最佳沉降时间取15min。可以看到，投加磁粉后的沉降时间比不投加磁粉的沉降时间缩短了25%，分离效果提高。这一点很有现实意义，它意味着可以减小沉淀池的容积，降低投资成本。3结论（1）通过试验可知，絮凝效果最佳时的试验条件为：磁粉投加量为0.5g/l，pac投加量为60mg/l，静沉时间为15min。（2）对于微污染源水的处理，投加磁粉后的絮凝效果明显好于只投加混凝剂的效果，cod去除率达到68.92%，浊度去除率达到85.30%。磁絮凝技术不但能提高絮凝效果而且能缩短沉降时间，这意味着可以减小构筑物体积，节约投资，有很好的现实意义。参考文献：1 张朝升,张可方,李德强. 大梯度磁滤法处理微污染水的试验研究j.工业用水与废水,2003,34(6):26-28.2 宋金璞,杨镇国,郑学玉. 大梯度磁滤器对饮用水中有害物质的去除j.中国给水排水