高铁锰反冲洗废水处理中混凝剂的优化选择 3页

环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineedng高铁锰反冲洗废水处理中混凝剂的优化选择刘强，姜嘉莉，刘冬雪，张晓强(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：通过烧杯试验。对比聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)对高铁锰反冲洗废水的处理效果．选择出最佳混凝剂及其最佳混凝条件，以便后续研究。结果表明：对于总铁含量7．0mr／L左右、总锰含量8．0mg，L左右的反冲洗废水，PDMx．-l铁、锰的处理效果优于其他2种混凝剂，其最佳投加量为8mg／L，最佳pH值为8。关键词：自来水厂；反冲洗废水；PAC；PFS；PDM中图分类号：TU991．22文献标志码：B文章编号：1009—7767(2016)02—0149—03CoagulantOptimizationofBackwashTreatmentforWastewaterwithHighIronandManganeseLiuQiang，JiangJiMi，LiuDongxue，ZhangXiaoqiang自来水厂的滤池要定期进行反冲洗，反冲洗废水量一般占自来水厂处理水量的3％～10％，长期以来，这部分废水大多是被直接排放的，但随着水资源的紧缺。滤池反冲洗废水回用已逐渐被重视。回用反冲洗废水不但能够节约淡水资源．而且具有保护环境的优点。自来水厂反冲洗废水中含有大量有机物、少量重金属。直接回用不仅对水厂正常运行产生冲击负荷，也可能影响出水水质，因此，有必要对反冲洗废水进行处理后再回用【11。国内外已有多种水处理方法。如吸附法、氧化法、生化法、电渗析法和离子交换法等。与这些方法相比，混凝沉淀法以其处理效率高、简便、经济的特点成为各国普遍采用的一种水处理技术。混凝剂的选择是该技术的核心部分，它的性能决定水处理效果的好坏[21。笔者采用3种较常用的混凝剂进行对比试验．就相关问题做进一步的探讨。l试验方法1．1试剂与原水混凝剂：聚合氯化铝(PAC)中A120，含量为28％；聚合硫酸铁(PFS)中全铁质量分数为10％；聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)中含固量为0．5％。原水：取自沈阳市某自来水厂反冲洗周期为5d的滤池反冲洗废水。其总铁含量为6．972mg／L，总锰含量为8．130ms／L。1．2检测指标与方法总铁采用邻菲罗啉分光光度法进行测定；总锰采用甲醛肟分光光度法进行测定。以上测定方法中所使用的分光光度计均为HACHDR4000型。1．3试验方法采用H01—1D型六联恒温磁力搅拌器进行烧杯试验，模拟水厂实际混凝沉淀过程。1)将所取水样混匀，检测并记录原水的总铁、总锰含量。2)将6个l000mL的烧杯装满混匀的原水至刻度，加入混凝剂。依次将烧杯放在搅拌器平台上，首先以300r／min搅拌30S，再以100r／min搅拌3rain，最后以30r／min搅拌5min，静置30min后取上清液进行检测并记录。3)选取混凝效果最佳的混凝剂投加量，在此基础上，调节pH值分别为6、7、8、9、10后取上清液进行检测并记录。2结果与讨论2．1以混凝剂投加量为影响因素一般情况下。随着混凝剂投加量的增加，处理效果会越来越好。但是，污染物的去除率与混凝剂的投加量并不是呈线性关系，即有可能在某一范围内。投加量的增加并不会引起去除率的提高：也有可能在某一范围内，投加量增加到某一点时会引起去除率突然大2016{t2期(3一)第34巷辛荭发木149n器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineering幅度提高【3】。以混凝剂投加量为影响因素时总铁、总锰的去除率如图1、2所示。1009080冰70镬L60鬟50《40踊302010O1009080枣70婚60鬟50龋40硇302010O02468lO1214混凝剂投加量／(mg，L)—●一PAC--'l,--PFS'-"'-dir--PDM2468lO1214混凝剂投加量／(mg，L)．--．o-PAC—--PFs—．-PDM以混凝剂投加量为影响因素时总锰去除率从图1、2可以看出。开始时随着混凝剂投加量的增加，总铁、总锰的去除率逐渐增大，但投加量达到一定数值后，去除率基本不再变化，这说明混凝剂对总铁、总锰的去除效果是一定的，三者都存在一个最优投加量。由图1可以看出，当PAC投加量为0～6ms／L时，总铁去除率基本稳定提高；当PAC投加量达到8mg／L时。总铁去除率大幅度上升到85．1％；之后随着PAC投加量的增加。总铁去除率基本不变。当PFS投加量为0～10mg／L时，总铁去除率平稳增加，没有突变点；当PFS投加量达到10mg／L以上时，总铁去除率稳定为87．6％。在试验所测范围内，投加PDM的去除效果一直优于其他2种混凝剂，当PDM投加量为6ms／L时，总铁去除率会有一个小幅度的突变点：当PDM投加量达到8mg／L时．总铁去除率达到最高，为92．7％。由图2可以看出，当PAC投加量为6mg／L时，总锰去除率存在一个突变点，之后平稳增加；当PAC投加量达到10mg／L时，总锰去除率最高，为79．1％。随着PFS投加量的增加，总锰去除率平稳增加，当PFS投加150辛荭敏术2016No．2(Mar．)V01．34量达到10mg／L时，总锰去除率最高，为87．9％。当PDM投加量为8mg／L时，总锰去除率存在一个突变点，并且此时去除率最高，为90．4％。所以，PAC和PFS的最佳投加量为10mg／L．PDM的最佳投加量为8mg／L。2．2以pH值为影响因素在3种混凝剂的最佳投加量条件下，用H2SO。和NaOH来调节原水的pH值。在pH值为6～10范围内，测得总铁、总锰去除率如图3、4所示。10095堡90．；蒉L赣85蠢807570l———————————L．—．———————jL—————————．1——————————．L————．—————JL———————一5678910llpH值——卜PAC--1--PFS1．dh．．--PDM羽3以pH值为影响因素时总铁去除率pH值--*o--PAC—--PFS---dr--PDM图4以pH值为影响因素时总锰去除率从图3、4可以看出，pH值的变化对总铁和总锰去除率的影响大致相同。PAC除总铁的最佳pH值为8～9，而pH值为9时总锰的去除率比pH值为8时高出1．8％；PFS除总铁和总锰的最佳pH值均为9；PDM除总铁和总锰的最佳pH值均为8。所以，PAC和PFS除总铁和总锰时的最佳pH值为9，PDM除总铁和总锰时的最佳pH值为8。3结论1)对于总铁含量7．0ms／L左右、总锰含量8．0mg／L左右的反冲洗废水，PAC的最佳投加量为10ms／L，此时总铁的去除率为85．9％，总锰的去除率为79．1％；PFS(下转第176页)n器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment的电阻值差别较大很可能是样品制备存在较大误差．尤其是保护层厚度存在较大误差所致。由于钢纤维在混凝土中为杂乱分布．笔者对这一现象做了简化，即把整个试件看成是n组钢纤维并列，每组由m根钢纤维首尾相接组成。因此电流在钢纤维混凝土中的分布可以看成是凡路电流并联而成。需要指出的是，虽然钢纤维之间看成是首尾相接的．实际上纤维之间总会有混凝土砂浆存在使得界面存在砂浆电阻月h和2根钢纤维间分别发生的电化学电阻R。。。这2种电阻比钢纤维本身的传导电阻尺。大很多。因此，钢纤维的加入并不能使混凝土的导电性成数十倍的增加。对于尺寸和掺量一定的钢纤维混凝土试件．n为定值，而m值取决于试件的长度。由于砂浆电阻与电化学电阻的数量及m值成正比，因此每一路的电阻也和m值成正比。显然可以推断钢纤维混凝土试件总电阻和试件的长度成正比，钢纤维混凝土在长度方向上的电阻也是均匀的。3结论笔者通过测定素混凝土、钢筋混凝土和钢纤维混凝土的电阻值并通过换算得到电阻率，从中得出以下结论：1)从电阻这一角度，素混凝土和钢纤维混凝土在长度方向上是均匀的，因此电阻率不随混凝土试件的长度而发生变化。钢筋混凝土的电阻主要由保护层厚度和界面电化学电阻决定，良好的导电性使钢筋本身的传导电阻可以忽略不计。对于保护层厚度一定的钢筋混凝土试件，其电阻不随试件长度发生明显的变化。因此在没有具体试件制备信息的情况下，讨论钢筋混凝土的电阻率没有意义。2)在试件尺寸为100mmxl00mmx400mm时，钢筋和钢纤维的加入使混凝土的电阻率分别降为素混凝土的I／5和112。3)在该试验中，钢纤维混凝土试件的电阻值都大于相同尺寸钢筋混凝土试件的电阻值。且随着试件长度的增加差值变大。因此得出，钢纤维混凝土试件引入杂散电流的风险比相同尺寸的钢筋混凝土试件要小．且随着长度的增加钢纤维混凝土的优势更加明显。图参考文献：[1】吴祥祖．地铁杂散电流产生机理及其防护措施[J】．建筑安全，2003(5)：28—30．[2】RAHARINAIVOA．7111eelectrochemicalbehaviourofsteelunderpolarizationinporousmediasimulatingconcrete[J]．Corrosionscience，1992，33(10)：1607—1616．[3】林荣归，胡融刚，冯祖德，等．混凝土中钢筋的腐蚀行为研究[J]．电化学，2000，6(3)：305—310．【4】李锦萍．地铁杂散电流模拟检测系统的设计【J】．首都师范大学学报(自然科学版)．2004(4)：23．【5】YANGShucai，XUYang．Evaluationofstraycurrentcorrosionresistanceofconcreteinmetroconstruction[J]．Front．archit．civ．eng．China，2008，2(3)：246—252．[6】6MCCARTERJW．Electrodeconfigurationsforresistivitymea—surementsonconcrete[J]．ACImaterialsjoumal，2009(5／6)：258-264．[7】7NEWLANDSMD，JONESMR，KANDASAMIS．Sensitivityofelectrodecontactsolutionsandcontactpressureinassessingelectricalresistivityofconcrete[J]．Materialsandstructures，2008，41：621—632．【8]MORRISW．Practicalevaluationofresistivityofconcreteintestcylindersusingawennerarrayprobe[J]．Cementandconcretesresearch，1996，26(12)：1779—1787．收稿日期：2015一ll一02作者简介：孙斌，女，教授级高级工程师，学士，主要从事钢纤维混凝土应用研究和结构的计算工作。(上接第150页)的最佳投加量为10mg／L，此时总铁的去除率为87．6％，总锰的去除率为87．9％：PDM的最佳投加量为8mg／L，此时总铁的去除率为92．7％，总锰的去除率为90．4％。2)在3种混凝剂的最佳投加量条件下，对于pH值为7的原水．投加PDM对总铁和总锰的去除率最高。用NaOH调节pH值后，PAC的最佳pH值为9．此时总铁的去除率为90．5％。总锰的去除率为84．1％；PFS的最佳pH值为9，此时总铁的去除率为92．8％，总锰的去除率为90．7％；PDM的最佳pH值为8，此时总铁的176．事荭故客2016No．2(Mar．)V01．34去除率为94．1％，总锰的去除率为92．8％。词参考文献：【1】王科，陈正宏，苟克宁，等．自来水厂滤池反冲洗废水处理及回用技术进展【J]．四川环境，2009，28(4)：102—107．[2】魏媛．混凝剂在水处理中的研究进展与应用叨．山西建筑，2010．36(21)：167—168．【3】潘世英，万吉昌，高宝玉，等．混凝实验条件下混凝剂最佳投加量的选择方法研究【J】．工业水处理，201l，31(10)：25—27．收稿日期：2015—10—10作者简介：刘强，男，教授。硕士，主要研究方向为水资源污染控制。