对畜禽粪便固液分离出水处理的复合絮凝剂配制研究

吴军伟,曹喜涛,仰玲玲

(1.合肥职业技术学院,安徽 巢湖 238300; 2.江苏科技大学,江苏 镇江 212003)

对畜禽粪便固液分离出水处理的复合絮凝剂配制研究

吴军伟1,曹喜涛2,仰玲玲1

(1.合肥职业技术学院,安徽 巢湖 238300; 2.江苏科技大学,江苏 镇江 212003)

通过几种絮凝剂对固液分离出水絮凝效果比较选用两种絮凝效果较好的絮凝剂FeCl3与AlCl3,选取这两种絮凝剂通过复合絮凝试验找出复合絮凝剂的最佳投药量、最佳配制比例以及最佳投药方式.通过本试验为畜禽粪便固液分离出水处理脱水提供有效复合絮凝剂.

固液分离出水、絮凝剂、筛选配制

0 引言

目前国内外大型畜禽养殖场的废水在进入生化处理之前都需进行一定程度的固液分离,但往往难以达到理想的固液分离效果[1],而固液分离效果不佳会使养殖场的废水中残留大量难以降解的固体物质,这会严重影响养殖的废水后期的生化处理效果[2].研制一种适应养猪场废水水质特征的新型混凝剂让废水中的固体物质尽可能的分离出来迫在眉睫,这不仅可以解决养殖废水固液难以分离问题,而且通过固液分离方法分离出的固形物,可制成农业上迫切需要的优质有机复合肥,给猪场带来经济效益,降低废水处理成本.

1 材料与方法

1.1 试剂、仪器与材料

试剂: 氯化铁、氯化铝、聚合硫酸铁(PFS).

材料: 粪水采用养猪场不同含水率进料猪粪通过XY-固液分离机挤压得到的不同含固率的出水,采集后贮于冰柜(4℃)中备用,根据需要配制各浓度废液.

仪器: HJ-4型磁力搅拌机,722型分光光度计.

1.2 分析方法

透过率采用722型分光光度计测定,CODCr采用化学耗氧量测定仪测定,CODCr去除率的计算公式为:

数据取3次重复试验的平均值.

1.3 实验过程与设计

将通过预实验筛选的几种絮凝效果比较好的絮凝剂按配制成质量分数(m/v)为 1%溶液,在同等条件下对含固率 93.2%的固液分离液进行絮凝沉淀,反应后静置沉淀 4h后测定.其中析出水量最大的絮凝剂即为最佳絮凝剂,同时测定絮凝出水的 CODCr减少率和透过率作为辅助指标帮助判断絮凝效果.然后将筛选出的两种最佳絮凝剂按一定比例配比,以期在同等用药量条件下获得絮凝效果更好的复合絮凝剂.

2 结果与讨论

2.1 几种絮凝剂的比较

选用质量分数为1%FeCl3、AlCl3、聚合硫酸铁(PFS)对含水率约93.2%的固液分离后粪液进行絮凝,同等条件下用它们分别对一组100ml固液分离后粪液的样品加所配的絮凝剂进行絮凝处理(加絮凝剂后用磁力搅拌机搅拌 2 min,后静置沉淀),静置一定时间后分别测出每个样品絮凝处理后的 SVI 值(SVI 值为析出水的体积与沉淀固态物总体积之比),找出这几种絮凝后达到最大 SVI 值的絮凝剂即为最佳絮凝剂.

由表1可知,同等条件下,加药量均为1%时FeCl3的SVI值最高,且絮凝出水水质指标优于其他两种絮凝剂,FeCl3絮凝出水COD减少率比PFS絮凝出水水质COD减少率高22个百分点,COD去除显著,与絮凝脱水后的水质COD最高减少率的AlCl3相比几乎持平,但FeCl3絮凝出水水质透过率最高为22.15%,相比其他两种絮凝剂,效果显著.综合以上各项指标,对粪液的脱水絮凝效果最差为PFS,最好为FeCl3、AlCl3稍次之.但考虑到铁盐中含有铁离子,易使粪液絮凝出水呈铁离子颜色[3],所以为了既保证高絮凝效果,又得到良好的絮凝出水水质,充分地利用两者各自的优越性,我们探索试验研究FeCl3和 AlCl3两者混合使用效果,以期得到针对固液分离出水水质特性的效果更好的复合絮凝剂.

表1 几种絮凝剂的絮凝效果比较

2.2 絮凝剂单独与复合使用效果比较

根据前述实验方法,以0.2%含药量为一个梯度,分别比较FeCl3单独使用与相同浓度的FeCl3和AlCl3混合使用絮凝沉淀静置12h的效果差异,结果见表2与3.

表2 FeCl3与AlCl3混合使用不同加药量下的絮凝效果

表3 FeCl3单独使用不同加药量下的絮凝效果

将表2、3中的数据进行对比,从絮凝的主要指标SVI值可以看出,在不同浓度梯度条件下使用相同浓度FeCl3与AlCl3混合絮凝剂絮凝脱水效果均优于单独使用相同浓度的FeCl3.无论是单独使用絮凝剂还是使用复合絮凝剂,随着投药量的增加,SVI值均逐渐增加,在投药量增加到1%时增效明显,继续加大投药量,整体絮凝效果增加不明显.且在使用1.0%(0.8%FeCl3+0.2%AlCl3)含量混合絮凝剂时,其SVI值明显高于单独使用FeCl3絮凝效果,能达到单独使用1.2%FeCl3的絮凝效果,且COD减少率明显高于单独使用1.2%FeCl3的絮凝效果,这可减少絮凝出水的后期负荷.通过上述实验可知,采用FeCl3与AlCl3两者配比的复合絮凝剂明显优于单独使用FeCl3的絮凝效果,且初步确定复合絮凝剂最佳投药量为1%.

2.3 复合絮凝剂最佳加药方式的确定

复合絮凝剂最佳加药方式的确定,将两种絮凝剂按不同方式组合可得到三种方案: 先加氯化铁后加氯化铝; 先加氯化铝后加氯化铁; 同时加氯化铁和氯化铝.在絮凝剂分别各加 0.5%的量,总加药量 1%的同等条件下比较几种加药方式絮凝效果.试验方法如前所述,静置20h后分析,结果见表4.

从表4可以看出,最佳加药方式为先加FeCl3后加AlCl3,而最差加药方式为同时投加两种絮凝剂.两种加药方式下SVI值相差约20个点.COD减少率相差约10个点,两指标均呈显著效果,而对投光率则无显著效果.盐类絮凝脱水往往依靠自身水解形成絮体达到这一目的,两种盐同时投入絮凝效果最差,可能是由于同时加入两种盐导致两者相互抑制了对方水解,难以形成絮体而使絮凝效果降低[4].

表4 不同加药方式絮凝出水效果比较

2.4 复合絮凝剂的最佳配合比的确定

按最佳投药量1%将FeCl3与AlCl3按不同的质量比混合后,再分别将它们与水配制成总质量分数为1%的复合絮凝剂溶液,在同等实验条件下对固液分离液进行絮凝处理,FeCl3与AlCl3各配比的絮凝效果见表5.

由表5可知,mFeCl3: mAlCl3配比为0.8%: 0.2%时SVI最大,其脱水效果最好,因此 mFeCl3: mAlCl3最佳配比为0.8%: 0.2%.在各配比条件下,COD减少率和透过率无显著差异.表 5中mFeCl3: mAlCl3配比为 1%: 0%与0%:1%时 SVI值均小于其它混合配比时的 SVI值,也进一步验证了使用配制的混合絮凝剂优于各种絮凝剂的单独使用效果.

表5 不同配比FeCl3与AlCl3的絮凝效果

3 结论与建议

(1)通过几种絮凝剂固液分离出水絮凝效果比较知,各种絮凝剂的絮凝效果为: FeCl3＞ AlCl3＞ PFS.

(2)同等条件下FeCl3、AlCl3两者复合使用的絮凝效果明显优于两者单独使用; 混合药剂FeCl3、AlCl3对固液分离出水较佳投药量为1%,最佳配比为0.8%: 0.2%; 投药方式宜采用先加FeCl3,再加AlCl3.

[1]吴军伟,常志州,周立祥,等.XY型畜禽粪便处理机对粪便脱水效果研究[J].江苏农业科学,2009(2): 286～287

[2]杨朝晖,曾光明,高 锋,等.固液分离—UASB—SBR工艺处理养猪场废水的试验研究[J].湖南大学学报(自然科学版),2002,29(6): 95～99

[3]邱 谨,张孙玮.印染废水的脱色治理方法比较研究[J].环境污染与防治,1994,16(5): 14～15

[4]余华堂,张艳红.石马河流域规模化养猪场废水混凝固液分离现场试验[J].工业水处理,2006,26(3): 50～52

Study on Preparation of Compound Flocculant for Treating Livestock Manure with Solid-liquid Separation and Effluent Treatment

WU Junwei1,CAO Xitao2,YANG Lingling1
(1.Hefei Vocational and Technical College,Chaohu 238300,China;2.Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003,China)

Through several flocculants flocculation effect on solid-liquid compared with two kinds of good flocculation effect of flocculant FeCl3and AlCl3,we selected two better flocculant by composite flocculation test to find the best dosage,the optimum proportion and optimum dosage form for composite flocculant.Through the experiment,it can provide the effective compound flocculant flocculation for the treatment of the wastewater from the solid-liquid separation.

solid-liquid separation water,flocculant,screening preparation

X713 文献标识码: A 文章编号: 1672-5298(2017)02-0041-03

2017-02-15

安徽省高校自然科学基金重点项目(KJ2016A895)

吴军伟(1979 - ),男,安徽巢湖人,硕士,合肥职业技术学院讲师.主要研究方向: 固体废弃物资源化