對(duì)動(dòng)物濕化污水深度絮凝的效果研究

蔣微微

（上海市動(dòng)物無害化處理中心 上海 201415）

引言

動(dòng)物無害化處理在我國(guó)起步較晚，自2013年上半年連續(xù)發(fā)生了黃浦江上游水域死豬漂浮事件和人感染H7N9流感疫情后，各級(jí)政府高度重視病死動(dòng)物的無害化處理工作，社會(huì)各界也十分關(guān)注隨意拋棄病死動(dòng)物所帶來的公共衛(wèi)生安全和環(huán)境問題，及非法制售病死豬流入食物鏈的危害性。國(guó)務(wù)院明確要求抓緊建立病死畜禽無害化處理工作機(jī)制，農(nóng)業(yè)部自2013年開始就建立病死畜禽無害化處理長(zhǎng)效機(jī)制試點(diǎn)工作進(jìn)行了動(dòng)員部署，將全國(guó)19個(gè)省市區(qū)212個(gè)縣市納入試點(diǎn)范圍，并發(fā)布了《病死動(dòng)物無害化處理技術(shù)規(guī)范》[1]?；频臐窕ㄊ菬o害化處理的一種方式，因其產(chǎn)物具有可資源化利用的優(yōu)勢(shì)，在全國(guó)多地建設(shè)使用，但由于該方法產(chǎn)生的大量高油脂、高有機(jī)物的污水難以徹底處理，而使得許多項(xiàng)目單位無法繼續(xù)運(yùn)行。

上海市動(dòng)物無害化處理中心2011投產(chǎn)使用1條日處理量25噸的濕化處理流水線，無害化處理過程中產(chǎn)生高油脂、高有機(jī)物污水無法徹底處理，多年來一直困擾行業(yè)內(nèi)外，也一度限值了該條流水線的發(fā)揮。2014至2016年，中心通過課題專項(xiàng)研究對(duì)該污水進(jìn)行了深入分析和研究，基本解決了無法處理的難題，但出水水質(zhì)仍有提升的空間。筆者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了深度凈化處理研究，通過實(shí)踐，采用深度絮凝的方式，明顯提高了排放指標(biāo)，為行業(yè)內(nèi)動(dòng)物濕化污水處理提供了參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

廢水來自上海市動(dòng)物無害化處理中心，為濕化工藝處理病死動(dòng)物產(chǎn)生的含油廢水經(jīng)過廢水處理系統(tǒng)后的出水，水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 廢水處理系統(tǒng)處理后的主要污染物指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)首先對(duì)幾種常見的絮凝沉淀劑進(jìn)行初步篩選，有PAC、PAM、Ca(OH)2、FeCl3、FeSO4，選出對(duì)試驗(yàn)污水有作用、起反應(yīng)的絮凝劑；

其次，溫度控制對(duì)廢水處理起到關(guān)鍵作用和顯著影響，作者前期通過實(shí)踐得出，廢水處理的預(yù)處理階段，即離心方式的油水分離，溫度穩(wěn)定在90℃以上會(huì)非常高效，最低溫度不能低于60℃。故，考慮末端出水的絮凝處理也應(yīng)考慮溫度的影響，設(shè)定溫度階段為 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃分別進(jìn)行試驗(yàn)，包括了對(duì)應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中的春、夏、秋、冬四季的室外可易控制溫度。

根據(jù)上海地區(qū)的室外氣候變化、廢水溫度可變范圍和工業(yè)化可容易實(shí)現(xiàn)的溫度范圍，將試驗(yàn)溫度范圍設(shè)計(jì)為10℃至60℃。分別在 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃的 250ml水樣中投加PAC，充分?jǐn)嚢韬箪o置1min，觀察絮凝效果；其次，分別在60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃的水樣中投加離子度為 50 mol/L 的PAM，充分?jǐn)嚢韬箪o置1min，觀察絮凝效果；

再次，選出絮凝效果最好的溫度，在此溫度的廢水中分別投加離子度為 30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、60 mol/L 的 PAM，充分?jǐn)嚢韬箪o置1min，觀察絮凝效果[2]。

1.3 試驗(yàn)步驟

①取廢水150ml，調(diào)節(jié)pH，投加絮凝劑；②攪拌3mins；③低速攪拌50rpm，15mins；④靜置沉淀半個(gè)小時(shí)；⑤取上層清夜5ml，5000rpm離心5min后觀察絮凝效果。在當(dāng)前相同條件下，除PAM有絮狀體外，其他絮凝產(chǎn)品均無明顯變化。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)效果，選用陽離子PAC和PAM兩種絮凝劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。PAM（聚丙烯酰胺）是一種線型高分子聚合物[4]，試驗(yàn)中選用干粉，離子度為60 mol/L、50 mol/L、40 mol/L和30 mol/L，試驗(yàn)的目的在于深度脫泥[3]；PAC（聚合氯化鋁）是無機(jī)高分子混凝劑，對(duì)水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用[4]，試驗(yàn)的目的在于深度脫泥。絮凝后觀察絮凝效果，并檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 投加PAC絮凝效果

在廢水溫度為 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下分別進(jìn)行試驗(yàn)：

圖1 廢水溫度分別為60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃時(shí)的絮凝效果

從上述照片可以看出，在各溫度廢水中PAC投加后均無效果，未見絮凝成團(tuán)。

2.2 PAM（離子度50 mol/L）絮凝效果

在廢水溫度為 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下，按 1：100的濃度分別投加PAM攪拌后（離子度50 mol/L），靜置1min進(jìn)行試驗(yàn)：

從上述照片可以看出，溫度60℃時(shí)投加PAM，攪拌后靜置1min無明顯絮凝效果，廢水中有細(xì)小懸浮物呈現(xiàn)；50℃時(shí)投加PAM，攪拌后靜置1min無明顯絮凝效果，與60℃時(shí)相差不大；40℃時(shí)投加PAM，攪拌后靜置1min有絮凝狀懸浮在廢水中，無分層，液體部分渾濁；30℃時(shí)投加PAM，攪拌后靜置1min絮凝狀明顯，且懸浮在廢水中，分層明顯，液體部分稍渾濁；20℃時(shí)投加PAM，攪拌后靜置1min絮凝狀成大團(tuán)狀明顯，懸浮在廢水上部，分層明顯，液體部分較清澈；10℃時(shí)投加PAM，廢水流動(dòng)性變差，攪拌后靜置1min絮凝狀不明顯，分層不明顯，液體部分渾濁。即，20℃時(shí)，絮凝效果最佳。

2.3 20℃廢水中投加PAM絮凝效果

在廢水溫度20度時(shí)，選用PAM離子度30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、60 mol/L分別進(jìn)行試驗(yàn)：

圖3 離子度分別為30 mol/L、40 mol/L、45 mol/L、50 mol/L、60 mol/L的絮凝效果

從上圖可以看出，離子度60 mol/L的PAM投加后經(jīng)靜置1min，絮凝體上浮明顯，液體部分較清澈。

3 討論與分析

3.1 絮凝劑的選擇

通過在廢水中分別投加PAC和PAM，可以看到PAC在試驗(yàn)中的任何溫度下都無絮凝效果；PAM投加到廢水中絮凝效果明顯，絮凝后的廢水較之前清澈許多，可以達(dá)到預(yù)期的效果。PAC與PAM相比，其絮凝、沉降效果遠(yuǎn)不如PAM，故選擇PAM為深度處理的絮凝劑。

3.2 溫度對(duì)絮凝效果的影響

圖4 溫度與絮凝效果波動(dòng)示意圖

通過在廢水溫度為 60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃下分別進(jìn)行試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，溫度越高絮凝效果越差，但最佳溫度又不能低于20℃，這與廢水的特性有關(guān)。病死動(dòng)物高溫高壓產(chǎn)生的廢水雖然經(jīng)過了廢水處理系統(tǒng)的處理，但出水中仍存在少量水溶性油脂、不飽和脂肪酸和膠質(zhì)，這些成分在常溫時(shí)隨SS存在，在高溫時(shí)溶解或產(chǎn)生物理性變化，使得絮凝劑的絮凝效果不佳；在溫度低于常溫或接近油脂凝固點(diǎn)時(shí)，廢水流動(dòng)性變差，絮凝劑投入后未能形成上浮團(tuán)狀物。故，溫度是直接影響絮凝效果的重要因素，為了保證絮凝效果，應(yīng)將絮凝工藝環(huán)節(jié)設(shè)定在20℃左右的溫度下進(jìn)行。

3.3 絮凝劑濃度對(duì)絮凝效果的作用

通過上述試驗(yàn)得出，隨著離子度的降低，絮凝效果也隨之降低，離子度60 mol/L時(shí)絮凝效果最佳，這是由于絮凝劑分子結(jié)構(gòu)所決定的。PAM是由AM（丙烯酰胺）單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的水溶性線性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，在適宜的低濃度下，聚丙烯酰胺溶液可視為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鏈間機(jī)械的纏結(jié)和氫鍵共同形成網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)；濃度較高時(shí)，由于溶液含有許多鏈一鏈接觸點(diǎn)，使得PAM溶液呈凝膠狀[5]。故濃度越高，絮凝的越徹底，絮凝效果越好。

3.4 絮凝后的水質(zhì)情況

經(jīng)過絮凝后，廢水部分較清澈，污染物指標(biāo)明顯下降，如表2：

表2 經(jīng)過絮凝后廢水的主要污染物指標(biāo)

絮凝過程在水處理中廣泛應(yīng)用，使水或液體中懸浮微粒集聚變大，或形成絮團(tuán)，從而加快粒子的聚沉，達(dá)到固-液分離的目的[6]。通常絮凝的實(shí)施靠添加適當(dāng)?shù)男跄齽?，其作用是吸附微粒，在微粒間“架橋”，從而促進(jìn)集聚。深度處理中的進(jìn)水水質(zhì)中含有SS，油脂類和膠質(zhì)也以SS形態(tài)存在，各類污染物質(zhì)也存在于此，通過絮凝作用可使廢水中的SS、油脂、膠質(zhì)等物質(zhì)聚合、去除，從而對(duì)降低廢水中各類污染物質(zhì)起到重要作用[7]。

結(jié)語

通過對(duì)絮凝劑和絮凝效果的研究，找到了適合動(dòng)物無害化污水深度處理的PAM絮凝劑、合適的和高效的處理溫度，絮凝后水中各污染物明顯降低，水質(zhì)進(jìn)一步提升。絮凝在深度處理研究過程中至關(guān)重要，為后續(xù)的深度凈化奠定水質(zhì)基礎(chǔ)，也為后續(xù)過濾工藝提供實(shí)際工程應(yīng)用保障。