絮凝剂复配处理经格栅沉淀后猪场污水的研究

叶鼎承 刘 景 福建省农业科学院畜牧兽医研究所 福州 350013

随着规模化养殖的发展， 产生的大量污水已是水体污染重要的污染源之一[1]。 目前针对畜禽养殖污水的处理工艺较多， 但无论采取何种工艺及措施进行处理， 都应该采取一定的预处理方法以降低后续处理步骤中的负荷， 同时防止大的固体或杂物进入后续处理环节，造成处理设备的拥堵或损害。针对粪污中的大颗粒成分，通常采用沉淀、过滤及离心等固液分离技术来实现预处理，常见的格栅、沉淀池及筛网都属于该范畴。

絮凝技术是一种既经济又简便的污水预处理技术，该技术可降低原水的浊度、色度等感观指标，同时去除多种高分子有机物[2]。 目前，采用复合絮凝剂处理猪场废水的研究相对较少， 本研究拟筛选复配高效的复合絮凝剂，进一步加强格栅沉淀的效果。减少后端污水处理的浓度，增加隔渣池粪污的含量，可进一步用于堆肥发酵或者异位发酵床粪污资源化利用模式[2]。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器 材料：污水来源于某猪场粪污经格栅沉淀后的上层污水， 采集后置4 ℃冰箱保存，根据需要配制为各浓度样品。 试剂：阳离子聚丙烯酰胺（C-PAM）、阴离子聚丙烯酰胺（A-PAM）、氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁（PFS）。 仪器：磁力搅拌器、浊度仪。

1.2 试验方法

1.2.1 单一絮凝剂效果测定 以1 L 烧杯为反应槽，分别准确取一定量的絮凝剂，加至200 mL 污水中，磁力搅拌器快速搅拌90 s，慢速搅拌20 min，静置4 h 后取上清液， 测定污水处理前后的浊度、SS 变化，比较不同种类、不同投加量的絮凝剂使用效果。

絮凝剂采用湿法投加， 即在使用前将固形絮凝剂均用蒸馏水配制成一定浓度的使用液， 在使用时取适量体积的絮凝剂溶液进行试验。 其中3 种无机絮凝剂均配制成200 g/L 溶液（通风、避光保存，3 d内使用），2 种有机絮凝剂配制成1 g/L 溶液 （溶解1 h 以上，24 h 内使用）。

1.2.2 复合絮凝剂的配制 将筛选出的一种最佳无机絮凝剂与一种最佳有机絮凝剂复配，加入污水中，考察不同投加顺序、不同配比的絮凝效果，获得复合絮凝剂配方。

1.2.3 测试指标与方法 浊度采用浊度分析仪进行测定；悬浮物（SS）采用国标重量法（GB11901-1989）测定，在105 ℃烘干至恒重后测定重量。

2 结果与分析

2.1 单一絮凝剂筛选与投加量确定 从各絮凝剂不同投加量对SS 去除率的效果来看，随着各絮凝剂用量的增加，去除率都呈现先升高后下降的趋势（见图1），其中无机絮凝剂PFS（200 g/L）与两种有机絮凝剂C-PAM、A-PAM（1 g/L）的效果较好，投加量分别在8 mL （即1.6 g/L）、10 mL （即1 mg/L）、14 mL（即1.4 mg/L） 时对SS 的去除率为90.6%、92.3%和92.5%。

图1 不同絮凝剂投加量对SS 去除率的影响

冯一然等（2017）的研究也表明，SS 的去除率随着絮凝剂投加量的增加呈现先增加后降低趋势[4]。絮凝剂投加量过少时，形成的絮凝体粒径过小，无法通过克服浮力作用而发生沉降， 絮凝剂对胶体颗粒的网捕卷扫作用和吸附架桥作用无法充分发挥，对污染物去除率低。 当絮凝效果达到一定峰值后，继续投加絮凝剂， 则会使形成的絮体重新变成稳定的胶体，导致去除效果下降[5]。

从浊度的去除效果来看， 几种絮凝剂都可以有效降低污水的浊度（见图2）。PFS 投加量为8 mL（即1.6 g/L）时，对浊度的去除率即可达到95.8%；而有机絮凝剂C-PAM 用量为10 mL（1 mg/L）时，对浊度的去除率达96.3%。

图2 不同絮凝剂投加量对浊度去除率的影响

2.2 复合絮凝剂的配制 每种絮凝剂都有其适用范围与优缺点， 在试验研究和工程应用中通常将无机和有机絮凝剂复配使用。许多研究表明，两种或多种絮凝剂联合复配使用， 可有效弥补单一絮凝剂的不足和缺陷，在降低成本的同时提高处理效率[6]。

2.2.1 投加顺序对絮凝效果的影响 根据单一絮凝剂筛选的结果，设置不同投加顺序，其絮凝效果见图3。 3 种投加顺序对SS 和浊度去除率的影响基本一致， 絮凝效果由强至弱分别为： 先加PFS 后加CPAM＞先加C-PAM 后加PFS＞同时投加PFS 和CPAM；先加PFS 后加C-PAM 的处理对SS 和浊度去除率分别达到93.3%和97.6%。

图3 投加顺序对絮凝效果的影响

2.2.2 投加配比对絮凝效果的影响 固定PFS 投加量为1.6 g/L，C-PAM 投加量对污水SS 和浊度的去除效果见图4。 随着C-PAM 投加量的增加，絮凝效果呈现先上升后下降的规律， 在C-PAM 投加量为0.6 mg/L 时，SS 和浊度去除率最高， 分别为96.8%和99.2%。

图4 投加配比对絮凝效果的影响

3 结 论

通过实验室内的对比研究， 在处理经格栅沉淀后的猪场污水时，可选择聚合硫酸铁（PFS）与阳离子聚丙烯酰胺（C-PAM）作为复合絮凝剂，其最佳配比为PFS 投加量1.6 g/L、C-PAM 投加量0.6 mg/L，并按先PFS 后C-PAM 的顺序投加， 在此条件下对污水SS 和浊度的去除率分别可达96.8%和99.2%。