混凝法预处理高浓度有机制药废水

2015-12-14王文浩唐春晖

资源节约与环保 2015年7期

关键词：絮体氯化钙氢氧化钙

王文浩唐春晖

（1扬州市环境监测中心站江苏扬州 225007 2扬州市环境监测中心站江苏扬州 225007）

混凝法预处理高浓度有机制药废水

王文浩1唐春晖2

（1扬州市环境监测中心站江苏扬州 225007 2扬州市环境监测中心站江苏扬州 225007）

本文通过以加药制度、加药量、搅拌时间、搅拌速度等不同条件下所获得絮体的分形维数、相应的CODcr去除率、上清夜浊度作为评价指标，确定最佳制药废水的混凝方案。研究结果表明：制药厂车间原水以PAM作为絮凝剂，添加氯化钙可获较高CODcr去除效率及较大的絮体分形维数值。压滤气浮后出水以PAM作为絮凝剂，添加石灰乳浊液加PAC可获得较好的CODcr去除效率及较大絮体分形维数值。

高浓度制药废水；PAM；氯化钙；石灰乳浊液；PAFC；混凝条件；分形维数

随着制药工业的发展，制药废水已成为重要的污染源之一。制药废水的特点是浓度高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，属难处理的工业废水[1,2]。制药废水常用的处理方法大多为：物化法、化学法、生物法等处理技术。利用化学絮凝法在预处理阶段将制药废水中的CODcr、色度、悬浮物和残留药物成分予以大幅度去除，降低废水的药物效能，使经过预处理的制药废水水质特性发生根本性改变，接近或达到普通有机废水的水质状况，为后续处理的顺利进行奠定基础[3]。一些研究人员通过实验验证了絮凝体的分形参数与混凝效果的关系。常颖[4]、李孟[5]等对混凝控制的研究表明：对应不同的原水浊度，改变混凝剂的投量后絮凝体的分形维数和沉后水浊度可表现出良好的相关性。陆谢娟等[5]的实验讨论了不同的投药量、搅拌条件、沉淀时间下，形成的絮凝体结构和絮凝体分形维数的关系，发现絮凝效果好时，絮凝体的分形维数值偏高；分形维数在反映絮凝体絮凝变化程度时是非常灵敏的，可以用不同分形维数值来表征不同条件下形成的絮凝体的自相似分形特征。因此可以通过测定分形维数来控制混凝时絮凝体的成长。

1 高浓度有机制药废水的混凝实验分析

1.1 试验仪器及药品

本试验所使用的实验仪器主要包括：体视显微镜；电子计算机用以测量分形维度

1.2 试验用水

本文以该厂压滤气浮后出水为研究对象。压滤气浮后出水水质指标见表1。

表1 气浮压滤后水质指标

1.3 实验设计

取一定量水样，放人1000mL烧杯中，调节pH值；投加不同种类、一定量的混凝剂或添加助凝剂；置于搅拌器上，在一定条件下，搅拌一定时间；然后静置，测定水样CODcr值。研究影响CODcr去除率变化的主要因素，确定最佳处理条件。重铬酸钾法测定CODCr；精密pH试纸法测定pH；浊度仪测定浊度。对拍摄的絮体照片，借助密度-密度相关函数并结合分形数学理论中投影-面积法计算经图像处理后絮体的分维Df。

1.4 絮凝体分形维数的测定方法

我们在测定原理上采用根据英国著名学者J．Gregory(格里高利)提出的利用絮凝体的投影面积与最大直径的函数关系来计算絮凝体的分形维数。[6]絮凝体的投影面积与最大直径的函数关系为：

式中，A为絮凝体颗粒的投影面积；d为投影的最大直径；α为比例常数；Df为絮凝体在二维空间的分形维数。对(1)式求自然对数得：

由(2)式可知测定不同的A和d和，根据lnA与lnd的直线关系作图，求出直线的斜率，就可求出分形维数Df。

本实验采用MATLAB软件计算絮凝体的投影面积及最大直径，从而完成絮凝体分形维数的测定。

2 实验结果与讨论

2.1 压滤气浮后出水絮凝试验分析

2.1.1 PAFC及氢氧化钙投加量与出水关系

取气浮压滤后出水600mL，加入12mg的PAM作为絮凝剂，改变添加PAFC溶液的量得到其相应的投加量下出水水质及絮体分形维值如图1。

图1 PAFC投加量与出水关系

图2 氢氧化钙乳浊液投加量与出水关系

PAFC对CODcr的去除率较低，最高在投加量为150mg时去除率为0.5。絮体分形维数值在投加量为50mg时为最大（Df=2.27）。

将1mol/L的氯化钙和2mol/L氢氧化钠配置的氢氧化钙乳浊液加入600mL污水中，得到其相应的投加量下出水水质及絮体分

形维值如图2。

处理后水样的浊度仍然较高，但是CODcr的去除率较高，在0.75～0.86之间。其随着氢氧化钙投加量增加而增高，当投加量超过8mL后基本保持不变。絮体的分形维数在氢氧化钙乳浊液投加量为10mL时达到最大值（Df=2.52）。

2.1.2 添加PAC溶液对氢氧化钙处理影响

图3 氢氧化钙乳浊液中PAC投加量与出水关系

溶液中加入12mg的PAM作为絮凝剂及10mL的上述氢氧化钙溶液，改变PAC的量得到其相应的投加量下出水水质及絮体分形维值如图3。添加PAC溶液显著提高了CODcr的去除率，其值一般在0.9以上。分形维数也变大其值范围在2.15～2.58间，在PAC投加量为10mg时达到最大值（Df=2.58）。

2.2 pH值对氯化钙处理效果的影响

用氢氧化钠调节水样pH值，在逐渐增大pH值时发现有细小沉淀产生。当pH值为13时即有大量沉淀产生。向600mL水样中加入1mol/L氯化钙10mL，调节pH值得图4。

图4 pH值与氯化钙处理出水的关系

可见当pH值为13时可得很好去处效率，CODcr去除率为0.86，絮体分形维数在2.23。

3 结语

按照实验结果及分析混凝法预处理压滤气浮后出水的最佳方案为：每处理600mL水样，加入PAM的量为12mg。若用石灰乳处理则每600mL水样中加入含氢氧化钙1mol/L乳浊液10mL，同时添加PAC10mg可得取出效果为：CODcr去除效率为0.91左右，絮体分形维数值为2.58。若用氯化钙处理则每600mL水样中调节其pH值至13，氯化钙投加量为1.11g。可得去处效果：CODcr去除率在0.86，絮体分形维数在2.23左右。

[1]李尔炀,史乐文,周希圣,严广瑶.工程菌处理制药废水.

[2]刘晓涛.双氯灭痛生产废水处理工艺设计 [J].污染防治技术1999,12(2)∶121-122.

[3]李世忠,高冠道,张爱勇.化学絮凝法处理制药废水应用研究进展.

[4]常颖,张金松,王宝贞等.强化絮凝工艺中絮凝体特征参数分析与研究[J].给水排水,2005,31(3)∶33-36.

[5]李孟,陆谢娟,黄功洛.絮凝分形技术处理有机微污染物原水的研究.武汉理工大学学报,2004,26(2)∶21-23.

[6]Thomas R Hundt, Charles R O′Melia. Aluminum 2fulvic A cid Interactions∶Mechanism s and Applications [J ]. AWWA ,1988, (3) ∶176- 186.