聚合氯化铝铜(PACS)的制备与混凝性能研究

摘要

混凝作为一种最成熟、使用范围最广的水处理工艺，以其经济性和实用性常常与其他水处理工艺相结合。混凝效果的好坏将直接影响后续工艺环节的处理效果。对传统混凝剂的改性可以强化混凝预处理，使其在前置混凝中发挥高效的混凝沉淀效果，以起到调节水质、促进污水处理效率的作用。　　本研究在聚合氯化铝（PAC）的基础上引入Cu2+进行改性，制备得到新型混凝剂聚合氯化铝铜（PACS）。研究其在前置混凝中的水处理效果；并利用经过PACS前置混凝分离技术所得到的底泥和沉后水，测试底泥中污染物释放的特征；以及经过PACS前置混凝所得沉后水对后续生物脱氮的影响。　　首先用慢速滴碱法，设置碱化度为1，Cu2+/Al3+配比为1：200、1：100、2：100制得三种PACS。运用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）观察分析PACS的形貌特征以及内部成键情况。结果表明，随着引入Cu2+浓度增大PACS表面突起和网状结构逐渐增多，使其具有更好的吸附和网捕效果，且有新的衍射峰出现则说明PACS形成了新的化学结构。　　其次研究不同Cu2+/Al3+配比的PACS和PAC在不同投加量下的混凝效果。结果表明混凝剂最优投加量为18mg/L，且在同等投加量下不同Cu2+/Al3+比的PACS的浊度去除率可达95%以上，总氮去除率为25%—40%，UV254去除率为60%—80%。由此可见PACS对水中不溶性颗粒物和胶体物质具有良好的去除效果，且PACS的混凝除浊性能要优于PAC。　　再者探究不同Cu2+/Al3+配比的PACS和PAC对于混凝沉淀底泥污染物释放的影响。主要通过测定上覆水体中氨氮、硝氮、COD含量和底泥微生物的生长数目来进行研究。结果表明，PACS所产生的底泥要比PAC所产生的底泥对于氨氮的抑制效果要高15.9%—30.1%，对于硝氮的抑制效果要高23.38%—59.3%，对COD抑制效果要高40%，对微生物的抑制率为37%—64%，且又经过分析对比证明PACS所产生底泥比PAC底泥+Cu2+的抑菌效果要好。因此经过PACS前置混凝所产生的底泥可以有效地抑制底泥污染物再次释放污染水体，进一步强化了混凝处理效果。　　最后探究经过PACS前置混凝得到的沉后水在生物反应中的脱氮性能。结果表明，在生物反应中PACS所得沉后水比PAC所得沉后水对氨氮去除率高0.33%—4.78%，硝氮去除率高2.1%，总氮去除率高64.88%—73.92%，且实验证明PACS沉后水要比PAC沉后水+Cu2+对生物脱氮效果更好。因此PACS前置混凝可以促进生物反应的进行，提高脱氮效率。

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