养猪场污水的混凝-沉降预处理研究

养猪场污水的混凝-沉降预处理研究

养猪场的污水主要包括猪尿、猪粪以及猪舍冲洗水。该污水成分复杂，除粪、尿及冲棚水以外，还含有养猪场给猪舍消毒采用的消毒药 80，如烧碱 (碱性 )，过氧乙酸(酸性)，拜安(酚类 )，卫康(酚类 )。这些消毒药混合于冲棚污水中 ，使污水化学需氧量(COD )、磷 、氮的含量很高 ，大大的超过畜禽养殖业污染物排放标准 (COD ~ <400mg／mL，氨氮 ≤80mg／mL。总磷 ≤8mg／mL)。青蛙和水生植物在此污水中均不能生存 。因此 ，需建立有效的污水净化系统 ，转化回收利用污水中的磷和氮 ，不但可以解决环境污染问题 。还可以产生经济价值 ，使农村养殖业向着健康方向发展 。

对养猪场的污水采取先振动筛过滤处理 ，再加入混凝剂 ，降低 COD 值 ，同时除去固体悬浮物(SS)、部分氨氮和磷 ，再经过水生植物进一步生物净化处理 。转化吸收利用污水中的氮和磷。本研究通过对几种絮凝剂的筛选。复配出净水效果好 ，成本低的混凝剂 。

1 试验部分

1．1 污水来源

上海南汇某养猪厂污水 。

1．2 实验主要试剂及仪器

硫 酸 铝 (A12(so )3)，膨润土，壳聚糖。聚丙烯酰胺；精密数显酸度计 ，电动搅拌机。

1．3 分析方法

COD 采用重铬酸钾法测定；氨氮采用纳氏试剂比色法测定；磷采用抗坏血酸还原法测定例。

2 实验结果及讨论

2．1 COD、氨氮 、磷自然降解率的测定

污水各项指标的自然降解率测定结果见表1。

从表 1可以看出，污水的 COD和磷的自然降解率比较低 ，而氨氮的 自然降解率较高 ．6d之后氨氮的自然降解率接近 45％。氨氮主要是指以游离态的氨或铵离子形式存在的氮，污水中的氨在放置期间不断挥发 ．因而其自然降解率较高，这也是污水放置几天后 ，臭味大大降低的原因。

2.2 单一 混凝剂 对污 水 COD的去除 影响

2．2．1 AL2(S04)3对污水 COD的去除影响

硫酸铝别名铝矾,为无色晶体 ，其水溶液 pH<2．5 。硫酸铝是最早使用和使用最广的混凝剂之一 ，主要用于生产给水及生活给水的絮凝净化。易溶于水 ．水解生成具有捕集水中杂质能力的碱式盐和氢氧化铝 ，从而凝聚水中的胶体杂质 。在装有500 mL污水的烧杯中分别加入 10％的AL2(S04)3各 50mL、70mL、90mL、110mL和130mL， 搅拌1min， 静 24h，测定其 COD值 ，结果列于表 2。

加入AL2(S04)3后 ，5个烧杯中污水都分为三层 ，上层为黑色泡沫状物质，中层为淡黄色的水 ，下层为絮状沉淀。烧杯中投加的AL2(S04)3越多 ，下层沉淀的体积越小 ，中层水的颜色越浅。但AL2(S04)3的投加量与污水 CODcr的去除率并不成正 比。随着AL2(S04)3投加量的增加 ，污水 COD的去除率增加 ，但是AL2(S04)3投加量大于90mL之后 ，CODcr的去除率反而降低 。实验表明AL2(S04)3的最适投加量为 ：9gAL2(S04)3／500mL污水 。

2．2．2 膨润土对污水COD的去除影响

膨润土是一种助凝剂 ，能通过物理吸附作用脱去(吸附)油脂色素和有机高分子物质 ，在水处理方面也有很大的作用 ，与硫酸铝 ，壳聚糖 ，高分子絮凝剂配合使用可有效吸附污水 中的固体悬浮物 ，可起到很好的脱色作用。在装有 500mL污水的烧杯中分别加入 3g、7g、11g、15g、19g、23g、27g和 31g糊状膨润土(将膨润土放到小烧杯中，加少量水 ，搅拌成糊状 )，搅拌1min，静置 24h，测定其 CODcr值 ，结果见表 3。

随着膨润土投加量的增加,底部的沉淀逐渐增多,但污水的颜色变化不大，500mL污水中投入27—3lg膨润土，CODcr的去除率才达到29．6％。说明单一的膨润土对污水COD去除效果不明显，不如AL2(S04)3。

2．2．3 壳聚糖对污水 COD的影响

壳聚糖是为数不多的天然阳离子聚电解质之一，无毒且易于生物降解。壳聚糖类絮凝剂作为水处理剂在工业上已大量应用 ，美国主要用于给水及饮用水处理 ，日本主要用于水处理及污水处理。其絮凝机理主要是电荷中和 以及分子架桥作用。在装有500mL污水的烧杯中分别加入不同量的壳聚糖 (1%的醋酸溶液 )慢慢搅拌 ，静置 24h，测定其COD值，结果列于表4。

污水中加入壳聚糖 ，搅拌1min后 ，开始有浅色的沉淀出现 ，污水颜色明显变浅 ，说明壳聚糖的脱色效果明显。壳聚糖对污水COD去除率的影响不是很明显 ．开始阶段随着壳聚糖投加量的增加，COD的去除率增大。当加入 0．7g壳聚糖后 ，污水 COD的去除率达到最大为 23.66%。以后随壳聚糖投加量的增加 ，污水 COD的去除率反而下降。出现这种现象的原因主要是壳聚糖作为一种高分子的有机物 ，本身就是一种耗氧物质，随着添加量的增加，会降低COD的去除率。

2.2.4 高分子絮凝剂对污水 COD的影响

高分子絮凝剂(PAM)是一种实用性较强的混凝剂 ．它的投加量少、絮凝能力强 ，通常 0．1％浓度 的PAM就具有很强的絮凝能力 ，而且价格相对便宜。在装有 500mL污水的烧杯 中分别加入不同量的聚丙烯酰胺(PAM)(1％的醋酸溶液 )，慢慢搅拌，静 置24h，测定其 COD值 ，结果列于表 5。

加入PAM之后 ．先慢速搅拌 0．5min，再中速搅拌 0．5min，10min产生黑色絮状物 ，漂浮于上层 ，污水颜色从黑色变成黄色。随着 PAM加入量的增加 ，絮状物的密度增加 ．污水颜色逐渐变浅。当 PAM的加入量为 0．12g／L时 ，COD0的去 除率达 到最 大为12． 05％。但絮凝产生的沉淀密度较小 ，通常浮在水面，脱色效果 、COD0的去除率都不如壳聚糖和AL2(S04)3。由于这一类絮凝剂存在着一定量的残余单体丙烯酰胺。单体丙烯酰胺为神经毒物。不可避免的带来毒性。所以它的使用受到了一定的限制。

2．3 复合混凝剂对污水 COD的去除影响

2．3．1 水处理药剂的复配

由于各种单一的水处理药剂在脱色、絮凝等性能上各有不同。综合考虑其对污水的处理效果 。发挥其优越 的协同功能。对几种水处理药剂进行复配使用。本研究在单一混凝剂的实验基础上进行复配。

水处理药剂的复配组成如下：

(1)25g膨润土+40mL10％AL2(S04)3+3mL1％壳聚糖 。充分混合。

(2)10g膨润土+50mL 0.1％PAM+15mL10％AL2(S04)3，充分混合 。

(3)3g 膨润土+60mL0.1％ PAM+3mL10％AL2(S04)3，溶液充分混合 。

(4)1g膨润土+lmL 10％AL2(S04)3+6mL 0.1％PAM，充分混合。

(5)0.8g膨润土+lmL 10％AL2(S04)3+7mL0.1％PAM，充分搅拌混合 。

(6)0．8g膨润土+lmL10％AL2(S04)3+8mL0.1％PAM，充分搅拌混合 。

复合混凝剂(1-3)是单纯从 COD去除效果上考虑 ：复合混凝剂(4-6)是从经济的角度来互配的 ，价格相对便宜。

2．3．2 复合混凝剂净水效果实验

在装有 500mL污水的烧杯中分别加入 I～Ⅵ号复合 混凝 剂 ，先 慢 速 搅拌 0．5min，再 中 速搅 拌0．5min，静置 24h，测定其 COD值 ，结果见图 1。

试验结果表明．由于协 同效应的存在 。复合混凝剂的使用效果要 比单一混凝剂好。复合混凝剂(1)对COD的去除效果最好，COD0去除率达39．4％。从成分上讲 ．它所含的膨润土量较多，另外它还含有一定的壳聚糖 。因此污水的脱色和絮凝效果好。在实际水处理过程中。不但要注重实验效果，还要考虑它在实际应用时的成本 。在养猪厂的污水净化系统中 ，混凝剂处理只是其中的一步 。混凝剂处理后的水还要经过后续的生物净化过程。从Ⅳ～Ⅵ这三种复合混凝剂的 COD去除效果来看 ，混凝剂IV的效果 较好 ，COD的去除率达到了 20．8％，它的价格也相对便宜。

2．3．3 复合混凝剂的筛选

进一步筛选复合混凝剂 I和Ⅳ。结果列于表 6。

加入1号复合混凝剂后 ，污水的 pH值由 7．95降为 6．11。而 I号复合混凝剂中的硫酸铝和壳聚糖絮凝的理想 pH范围恰在 6．0～7．0之间 ，COD的去除率达到 38．8％。处理效果明显优于单一混凝剂。Ⅳ号复合混凝剂中各组分使用量下 降 ，COD的去除率可以达到 20．0％。加入复合混凝剂后 。污水的颜色由黑色变成黄褐色 ，动、植物可在其中生存 ，为后续生物处理奠定了基础 。絮凝物块状较大且较牢固，可通过纱窗网过滤．也解决了固液分离的问题。

3 结 论

由于水处理药剂之间协同效应的存在 ，复合水处理药剂比单一 的水处理药剂的净水效果要好得多 ．最终筛选的复合混凝剂既经济又达到了一定的要求。虽然污水经复合混凝剂处理之后不能直接达到排放标准 ，但它经后续增氧曝气和生物处理 ，最终同样可以达到很 好的净水目的。