兩種類型混凝劑SC影響特性的研究

1、兩種類型混凝劑SC影響特性的研究0. 前言在混凝投藥控制領域中，SC法混凝投藥控制作為一項國際領先 的實用技術，近年來在我國的水處理廠應用越來越廣泛 1 。從 80年 代末到現(xiàn)在，國內外學者一直在應用實踐中不斷完善發(fā)展該項技術。SC是流動電流(Streaming Current )英文字頭的縮寫。流動電流(SQ 是膠體化學中帶電微粒的四種電動現(xiàn)象之一。SC法混凝投藥控制投術是基于膠體化學原理， 從混凝的基本原理出發(fā)， 利用現(xiàn)代控制理論 和檢測手段所形成的最新的混凝控制技術。該技術在實用中依據SC 傳感器檢測水中膠體的SC 變化值來實現(xiàn) 系統(tǒng)的自動控制，因此，研究不同因素的 SC響應變化對該技術

2、的推 廣應用有重大的價值。投加混凝劑將引起SC值的顯著變化，這也是SC法混凝投藥控制 技術應用的基礎2。但不同類型的混凝劑其SC影響特性是不相同的， 如何進行比較和區(qū)分對該技術在實際的應用中將具有決策性的指導 意義。我國地表水處理主要應用的無機鹽類混凝劑是以鋁鹽和鐵鹽為 主3 ，本研究就是基于這兩種類型的混凝劑而進行的1. 實驗方法投加混凝劑的結果是為了得到合格的水質，這是混凝的最終目 的。水處理廠中一般以沉淀池出水濁度大小作為衡量混凝效果的指 標，而sc法混凝投藥控制系統(tǒng)的目標值也是沉淀池出水濁度。因此，判定不同種類混凝劑對SC的影響必須以混凝效果為前提，即在達到 相同沉淀水濁度的前提下，不

3、同種類混凝劑所產生的SC值的變化大小才具有可比性。據此，首先做篩選實驗，即不同投藥量時的沉后水余濁。然后選 出相近余濁所對應的兩種混凝劑的不同投藥量的范圍， 再做兩組重現(xiàn) 性實驗，驗證后得出沉后 余濁曲線。根據沉后 余濁曲線，取余濁相同的兩種不同混凝劑投量分別測 定SC值。SC值本身是一個無量綱的數(shù)值，其相對值的大小才反映投 藥效果的好壞，所以將測定的不同藥量的 SC值減去所投加原水的SC 值得 SC消除儀器本身和原水特性造成的誤差。最后整理比較，確 定SC的影響程度。2. 實驗裝置及材料實驗采用的原水為松花江水，濁度：8.5NTU,水溫：10.0 C, pH: 7.0，混凝劑鋁鹽為鞍山產聚合

4、氯化鋁， ALQ含量為29.3%;鐵鹽為 哈爾濱產液態(tài)聚合鐵，F(xiàn)qO含量為4.6%;實驗室內采用燒杯實驗來 確定混凝效果,投藥后的水經快攪和慢攪后, 靜沉取上清液測定余濁。SC值的測定采用哈爾濱現(xiàn)代水技術發(fā)展公司生產的SC-3000型成套產品，實驗中傳感器在固定水槽中連續(xù)檢測 SC值5分鐘，取平均值作為該水樣的SC值3. 實驗結果及分析實驗結果見圖15。圖1和圖2為混凝劑余濁曲線，圖3和圖4為混凝劑SC曲線，比較圖14四個圖，將投藥量消去，得到兩條余濁SC曲線，見圖5。sc用耳余濁SC作用曲線在圖5中，曲線是鋁鹽作用下的余濁SC曲線，曲線是鐵 鹽作用下的余濁SC曲線。從這兩條曲線可以看出， 曲

5、線顯著地比曲線要陡很多， 即斜 率要大于曲線。如果令y二dsC/dT余，曲線斜率為y，曲線 為，則 yy，(1)也就是說曲線單位余濁變化的 SC變化量大于相應的曲線， 那么，當曲線的單位余濁發(fā)生改變時其 SC的響應就大于相應的曲 線。一般地，若把某種混凝劑作用條件下， 單位余濁的改變量所能引 起的SC值的變化量定義為此種混凝劑條件對 SC響應的靈敏度，那么， 從上述的討論中可以看出， 曲線是鋁鹽的作用曲線， 而曲線是鐵 鹽的作用曲線，因此可以判定鋁鹽對 SC響應的靈敏度要大于鐵鹽。4. 結論通過比較實驗可以確定不同類型混凝劑的 SC影響特性。從上述 的實驗結果我們可以得出，鋁鹽類混凝劑對 SC

6、響應的靈敏度要大于 鐵鹽類，因此，在實際應用中，可根據上述特性來決定SC法混凝投藥控制系統(tǒng)的各個參數(shù)。比如在以鐵鹽為混凝劑的控制系統(tǒng)中， SC 檢測的放大倍數(shù)應稍大些， 調整控制的參數(shù)也應使系統(tǒng)的靈敏度更高 些。兩種膜生物反應器處理印染廢水的比較膜生物反應器由膜分離系統(tǒng)和生物反應器兩部分組成， 其中膜分 離系統(tǒng)主要起截留作用， 而生物反應器對水中有機污染物的去除起著 決定性的作用， 因而研究與膜系統(tǒng)匹配的生物反應器的類型、 運行條 件對提高膜生物反應器的處理效果和擴大其適用范圍具有十分重要 的意義。作者著重研究了采用分離式膜生物反應器處理印染廢水時生物 反應器的類型選擇及其對處理效果的影響，

7、其中生物反應器采用兩種 不同流態(tài)的好氧生物接觸氧化形式： 一種是上流式接觸氧化柱， 內裝 自制的凹凸棒填料；另一種為接觸氧化槽，內裝彈性立體填料。1 試驗方法在北京金羊毛紡廠廢水處理車間進行試驗， 原水取自調節(jié)池， 試 驗菌種取自氣浮池。采用的膜生物反應器系統(tǒng)如圖 1 所示。膜單元采用的中空纖維膜組件由中科膜技術中心提供。 接觸氧化 槽體積為0.124m3,內填有聚酰胺彈性軟填料，定期監(jiān)測接觸氧化槽進、出水的COD色度，濁度，SS和填料絲上的生物量并用電鏡觀察 填料絲上生物膜的生長情況。上流式接觸氧化柱是直徑為0.185m、長為1.6m的有機玻璃柱，空柱體積為0.043m3,凹凸棒填料的間隙率

8、 為33%在上流式接觸氧化柱啟動前先進行吸附試驗，即向柱中通入 原水但不曝氣，測定進、出水的 COD色度，濁度，SS并用電鏡觀察 填料上生物膜的生長情況。圖I印熱廢水蟄理黃程生物處理單元的運行條件見表1表1生物單元運行條件項目接觸氧化槽上流式接觸氧化柱（不曝氣）上流式接觸氧化柱（曝氣）HRT(h)4.96 13.051.0 3.71.6 2.8水溫（C）20 3018271226DO(mg/L)462.3 7.3對COD色度、濁度、SS采用標準方法進行測定，生物膜樣品經 戊二醛一鋨酸固定、乙醇脫水，在臨界點干燥、噴金后用掃描電鏡觀 察。膜單元的運行條件：產水量為81OL/h ,反沖洗壓力為O.

9、IMPa, 運行壓力為0.15MPa反沖洗周期為30min,反沖洗時間為1015s。2結果與討論 表2、3是兩類生物反應器與膜系統(tǒng)匹配對印染廢水 COD色 度平均處理結果的比較。表2對印染廢水COD的處理結果比較接觸氧化槽上流式接觸氧化柱COD(mg/L)去除率(%)COD(mg/L)去除率(%)類LI最平最最平別最大最小平均大最小均最大小平均大最小均值值值值值值值值值值值值原326.187.242.435.93.256.水256567生物231.55.4133.78.-3.543.392.35.165.73.-27.35.反01415111709應器出水膜出水107.07.943.596.8

10、49.181.7207.47.9 9)6.893.822.564.3表3對印染廢水色度的處理結果比較類別接觸氧化槽上流式接觸氧化柱色度（倍）去除率（）色度（倍）去除率（%）最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值原水1608012325080146.4生物 反 應 器400802290.2 -；2.750.8825040113.684-66.720.4出水膜出1304074 (50.019418030548437.5 59.7水 從兩種膜生物反應器對COD色度、SS以及濁度的去除情況 來看，生物單元出水隨進水水質變化產生波動， 而膜單元出水水質均 較穩(wěn)定。 從S

11、S去除情況可以看出，每隔264h左右接觸氧化槽的處理效率會出現(xiàn)一個由最低到最高再回到最低的變化過程，同時由生物單元對COD勺去除率變化也可看出這一趨勢。生物單元出水COM高主 要是由出水SS升高引起的，在CODfc除率處于低值時出水SS達到最 高值。由于膜單元的截留作用使膜生物反應器對 COD勺總去除率基本 穩(wěn)定在80%以上。COD去除率的周期變化與固定生物膜的生長周期密切相關，當COL處理效率處于上升階段時填料絲上生物膜的氧及營養(yǎng) 物的傳質情況良好，此時生物膜生長速度超過了脫落速度， 生物膜處 于高活性狀態(tài)，因而對廢水中的污染物有較高的去除率，表現(xiàn)出COD去除率上升。隨著細菌大量生長、膜厚增

12、加，此時內層膜處于內源呼 吸階段，經過一定時間后內層的營養(yǎng)物耗盡， 生物膜的完整性遭到破 壞，同時產生的厭氧氣體在內層把膜頂起， 使生物膜發(fā)生大塊脫落并 露出新鮮的填料表面，完成了一個生物膜生長周期。脫落的生物膜隨水流從生物反應器排出，又被機械膜截留返回生物池。接觸氧化槽運行696h的填料絲電鏡分析結果分別見圖2、3閣2按敗無建用料世的電攤分話怙取雄大100整;圖2所示為填料絲上的生物膜發(fā)生脫落的情形，此時填料絲上掛 有兩層膜，外層膜不均勻且松散，而內層膜緊密，其厚度為6080卩m由圖2可知，在試驗條件下當內膜厚度超過 6080卩m時生物 活性發(fā)生變化，生物膜脫落，此時生物反應器的處理效率最低

13、。由圖 3可見，在生物膜脫落后露出的填料絲表面上有少量新生細菌生長。 從試驗結果來看，將超濾膜技術與固定生物膜法相結合的膜生物反應 器系統(tǒng)達到了比較穩(wěn)定的處理效果，而且整體處理效果不受生物單元 周期變化的影響。當生物膜處于脫落期時由于機械膜的截留作用使得 脫落的菌膠團返回生物單元，這部分菌膠團吸附的 COD有色化合物 等也被截留返回接觸氧化槽，從而延長了這些污染物在反應器的實際 停留時間，使出水水質保持穩(wěn)定，但會出現(xiàn)接觸氧化槽內色度累積升 高的現(xiàn)象。 在不曝氣的情況下上流式接觸氧化柱相當于只依靠吸附作用去除污染物。上流式接觸氧化柱在運行216h以后達到色度吸附飽和（可視為填料柱的吸附去除值），而曝氣后柱中生物量迅速增長。 采用 有吸附作用的凹凸棒填料使被吸附有色化合物的停留時間延長，從而提高了色度的去除率，但這類反應器易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，運行936h的數(shù)據顯示由于發(fā)生堵塞后氣水混合沖洗造成出水COD SS升高。圖4為運行500h填料表面的電鏡照片，可以看出反應器內的生物相豐富 且有原生動物生長。上盤式暹竝氯址桂壇料議面電欣分靳結臬3結論 接觸氧化槽出水水質波動較大，但由于機