摘要：通過對比實驗研究PAFC配置濃度、聚合劑投加方式、氯化鋁鐵攪拌條件、絮凝性PH值、研究溫度對污泥脫水效果的聚合劑影響;研究結果表明: PAFC既具有鋁鹽絮凝劑礬花大、水處理面寬、氯化鋁鐵除濁效果好、絮凝性對設備管路腐蝕性小等優點；還具有鐵鹽絮凝劑絮題沉降快、研究易于分離、聚合劑低溫水處理性能好、氯化鋁鐵水處理PH值范圍大。絮凝性

關鍵詞：PAFC 污水處理 PAFC最佳配置狀況

　　2005年城市生活污水處理率已達到38.5%,但這還不能滿足控制生活污水中污染物質排放總量的研究要求,因此,還須加快城市污水處理廠的建設。選取常用的聚合劑鋁鹽、鐵鹽系列混凝劑,以pH、氯化鋁鐵濁度、絮凝性堿度、ＣＯＤ、總氮、總磷等為檢測指標,試驗不同混凝劑投加量、原水不同pH值等變化對處理效率的影響，進行研究具有迫切性。

　　在水處理中,絮凝是一種重要而被廣泛采用的工藝方法。它是通過化學機理把膠體物質和小的懸浮粒聚集成大的集合體,以提高這些集合體對溶解的各種雜質的吸收,從而有利于在隨后的沉積/浮選過濾過程中排除這些物質。Kuo和Wamser首先合成了復合型混凝劑——聚堿式氯化鋁鐵(簡寫PAFC),發現該聚合物具有較好的混凝效果。聚合氯化鋁鐵(PAFC)是一種新型，高效無機陽離子復合絮凝劑，PAFC既具有鋁鹽絮凝劑礬花大、水處理面寬、除濁效果好、對設備管路腐蝕性小等優點；還具有鐵鹽絮凝劑絮題沉降快、易于分離、低溫水處理性能好、水處理PH值范圍大等特點。目前，PAFC已成功用于飲用水、工業用水及多種工業廢水的處理。

　　1. 絮凝劑的作用機理

　　1.1膠體顆粒失去穩定性的過程稱為脫穩過程。脫穩即意味著液體中原來均勻分散的固體微粒結合成了較大的顆粒，從液體中沉淀下來。這種現象即稱為凝聚。在凝聚的程度上可分為凝結和絮凝；聚集程度不大，甚至通過簡單的攪拌可以使固體微粒重新分散的這種可逆性聚集被稱為絮凝，而凝結則是在固體微粒間距離相對較小時發生的聚集，這種聚集是不可逆的，僅用簡單的攪拌是不可能使固體微粒重新分散的。投加絮凝劑可以加速水中膠體顆粒凝聚成大顆粒，其作用機理的解釋有以下幾種：

　　a.  壓縮雙電層與電荷中和作用

　　b.  高分子絮凝劑的吸附架橋作用

　　c. 絮體的卷掃沉淀作用

　　1.2   PAFC的作用機理

　　 聚合氯化鋁鐵由廉價的氯化鋁的和氯化鐵共聚合而成。因此它兼具鋁鹽和鐵鹽的絮凝特性。鋁鹽和鐵鹽在水處理過程中發生水解和聚合反應過程，水中的膠體顆粒能強烈吸附水解和聚合反應過程中出現的各種產物：各種Al³⁺  和Fe³⁺的化合物和多種多核羥基絡離子。被吸附的帶正電的多核羥基絡離子能夠壓縮雙電層，降低動電位（ζ電位），同時進行著架橋作用。多核聚合物為兩個以上的膠體顆粒所共同吸附，將兩個或多個膠體顆粒架橋連接等。這些屬于膠體顆粒的聚集作用，從而逐步形成絮凝體，絮凝劑最終形成的聚合度很大的Al(OH)₃或Fe(OH)₃將使絮凝過程加速，絮凝體由小變大。

　　1.3  影響絮凝劑作用效果的工藝條件

　　無論是天然的絮凝劑,還是人工合成的絮凝劑，除了非離子型的絮凝劑以外，都是電解質。所有的電解質都具有絮凝作用，只是絮凝作用的大小各有不同而已。絮凝作用是復雜的物理和化學過程。因此，影響絮凝劑作用的因素也是復雜的和多方面的。例如，溶液的pH值、溫度、攪拌速度、攪拌時間以及絮凝劑本身的性質、結構特點、分子量大小和用量多少，所采用的分離方法、工藝設計條件等，另外被絮凝的固體粒子的性質和直徑大小及ζ電位大小等等，這些因素都會對絮凝效果產生直接的影響，有時甚至是決定性的影響。

　　1.4 復合無機高分子絮凝劑

　　無機高分子絮凝劑（Inorganic Polymer Flocculent）作為第二代無機絮凝劑，比傳統凝聚劑（如硫酸鋁、氯化鐵等）效能更優異，比有機高分子絮凝劑（OPF）(PAM)價格低廉等優點，成功地應用在給水、工業廢水以及城市污水的各種流程（包括前處理、中間處理和深度處理）中，現已成為主流絮凝劑。

　　復合型無機高分子絮凝劑(見表1)是指含有鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽等多種具有絮凝或助凝作用的物質，它們預先分別經羥基化聚合后再加以混合，或先混合再加以羥基化聚合，形成羥基化的更高聚合度的無機高分子形態，具有較單一無機高分子絮凝劑更為優異的絮凝性能和對膠體顆粒的混凝沉降效果的產品。目前國內主要有以下品種，見表1

　　表1各種復合型絮凝劑

　　2 實驗部分

　　2.1 主要儀器與試劑

　　 實驗藥品:三氯化鐵、三氯化鋁、氫氧化鈉、重鉻酸鉀、試亞鐵靈指示液、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵等；

　　 實驗儀器:722型分光光度計、PHS—3C精密pH、500毫升全玻璃回流裝置等、恒溫培養箱及玻璃儀器(滴定管、燒杯等)；

　　2.2  COD的測定方法（重鉻酸鉀法）

　　2.2.1 原理：

　　在強酸的溶液中，準確加入過量的重鉻酸鉀標準溶液，加熱冷凝回流，將水樣中的還原性物質氧化，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨回滴，根據所消耗的重鉻酸鉀計算水樣的化學需氧量。

　　2.2.2 標定方法：

　　準確吸取10.00ml的重鉻酸鉀溶液于500ml的錐形瓶中，加水稀釋至110ml左右，緩慢加入30ml濃硫酸，冷卻后，加入3滴試亞鐵靈指示劑。用硫酸亞鐵銨滴定。溶液的顏色由黃色經藍綠色至紅褐色即為終點。

　　        C=0.2500×10.00/V試中的：C代表硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度

　　                             V代表硫酸亞鐵銨標準溶液的用量

　　    滴定測得C=0.098mol/l

　　2.2.3 測定步驟：

　　取20ml的混合水樣（或適量水樣稀釋至20ml）置于250ml的磨口回流錐形瓶中，準確加入10.00ml重鉻酸鉀標準溶液及沸石數粒，連接磨口錐形瓶，從冷凝管的上口慢慢加入30ml硫酸-硫酸銀溶液，輕輕搖動錐形瓶使溶液混合均勻，冷凝回流2小時。

　　    冷卻后，用90ml的水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶，溶液的總體積不得少于140ml，否則因酸度太大，滴定終點不明顯。

　　    溶液再冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，溶液的顏色由黃色經藍綠色至紅褐色即為終點，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的用量。

　　    測定水樣的同時，取20.00ml蒸餾水，按同樣的操作步驟作空白實驗，記錄空白時硫酸亞鐵銨的用量。

　　    COD=(V-V₀)×C×8×1000/V

　　    C :硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（mol/l）

　　    V₀:滴定空白時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量（ml）

　　    V₁:滴定水樣時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量（ml）

　　    V:水樣的體積（ml）

　　    8:氧的摩爾質量（g/ml）

　　2.3  濁度標準曲線的繪制：

　　2.3.1  硅藻土的濁度標準液的配制：

　　稱取10g的硅藻土，于研體中加入少許蒸餾水調成糊狀并研細，移至1 000 ml量筒中，加水至刻度。充分攪拌，靜置24 h，用虹吸法仔細將上層800 ml懸浮液移至第二個1 000 ml量筒中。向第二個量筒內加水至1 000 ml，充分攪拌后再靜置24 h。虹吸出上層含較細顆粒的800 ml懸浮液，棄去。下部沉積物加水稀釋至1 000 ml。充分攪拌后貯于具塞玻璃瓶中，作為渾濁度原液。取上述懸濁液50 ml置于已恒重的蒸發皿中，在水浴上蒸干。于105 ℃烘箱內烘2 h，至干燥器中冷卻30 min，稱重。重復以上操作，即，烘1 h，冷卻，稱重，直至恒重。求出每毫升懸濁液中含硅藻土的重量（mg）。吸取含250 mg硅藻土的懸濁液，置于1 000mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻。此溶液濁度為250度。吸取濁度為250度的標準液100 ml，置于250 ml容量瓶中，用水稀釋至標線，此溶液濁度為100度的標準液。

　　2.3.2 濁度標準曲線的制作：

　　取7個250  ml容量瓶，分別加入0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120mL 250 NTU的濁度標準儲備液，用去離子水定容后搖勻。以去離子水作參比，用722型分光光度計在340 nm波長處測定吸光度A，所得結果見表2。

　　                          表2 濁度標準曲線值

　　根據上表數據繪制標準曲線(見圖1)，求得標準曲線回歸方程如下：

　　濁度=吸光度(A) ×384.3941 -  13.0627     γ=0.993007(相關系數)