混凝法去除廢水中COD的探究

1、環(huán)境科學與工程學院綜合實驗論文題目：混凝法去除廢水中COD的探究小組成員： 黃柳英 劉忠正 廖品茗 張存款 楊振東 歐奕霏 寧詩婷 車冰氚 呂良好 鄧美麗 林舒康 覃麗燕 陳 煒 潘 霏 易洋平 作者姓名： 廖品茗 學 號： 3110207216 學 院： 環(huán)境科學與工程學院 指導老師： 宋穎 完成時間： 2014年7月5日 目錄摘要3關(guān)鍵詞：混凝法 混凝劑 自配廢水 COD3前言31、混凝沉淀法41.1常用混凝劑4無機混凝劑4有機混凝劑52、實驗材料及方法62.1實驗材料及水樣62.2分析方法63、實驗結(jié)果與分析63.1最佳COD濃度水樣的確定63.2最佳混凝劑的確定73.3混凝劑最佳PH的

2、確定83.4混凝劑最佳投藥量的確定93.5實驗所得主要結(jié)論104、結(jié)論與建議105、實驗心得體會11參考文獻13摘要：環(huán)境監(jiān)控力度的加大導致廢水的排放指標越來越嚴格，尤其是2009年5月1日以后，實施的新標準（GB3544-2008）中增加了氮、磷、色度等指標，變化最大的是CODcr，由原來舊標準的250ml/L降到120mg/L，因此，因此尋找一種可行、經(jīng)濟的深度處理工藝已經(jīng)迫在眉睫。本實驗在經(jīng)過查閱了影響污水 COD 去除效果的各個因素，著重于混凝劑選擇、投加量的確定以及水力條件等方面進行了實驗驗證，提出有效提高污水中COD去除率的可能措施。實驗探討了：（1）無機絮凝劑聚合氯化鋁、氯化鋁、

3、硫酸鋁在處理廢水中對COD去除率的影響；（2）無機絮凝劑聚合氯化鋁、氯化鋁、硫酸鋁的投加量對廢水COD去除率的影響；（3）廢水PH值對無機絮凝劑聚合氯化鋁、氯化鋁、硫酸鋁在處理廢水時對COD去除率的影響；（4）廢水COD濃度在無機絮凝劑聚合氯化鋁、氯化鋁、硫酸鋁處理廢水時對其去除率的影響。關(guān)鍵詞：混凝法 混凝劑 自配廢水 COD 前言水是寶貴的自然資源，是人類賴以生存的必要條件。人類在活和進行生產(chǎn)活動的過程中，從自然界取用水資源，經(jīng)過一系列的生產(chǎn)活動后，又把受污染的水排向自然界。這些由于生產(chǎn)活動而改變了原來組成，甚至喪失了使用價值的水稱為廢水。由于廢水中混進了各種各樣的污染物，如果排進自然界水

4、體，日積月累，最終給環(huán)境帶來巨大的破壞。而且由于工業(yè)的發(fā)展及人口的不斷增長，排入自然界的廢水將越來越多。COD即化學需氧量，是指水體中易被氧化劑氧化的還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量，以mg/L來表示，其反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。我國工業(yè)廢水COD的排放量一直很大，所以研究廢水中COD的有效除去方法尤為關(guān)鍵。本實驗探究中，將單獨研究混凝沉淀法對廢水中COD的去除效果。1、混凝沉淀法混凝就是向廢水中投入混凝劑，在混凝劑離解和水解產(chǎn)物的作用下，使水中的膠體污染物和細微懸浮物脫穩(wěn)并凝聚為絮體的過程，其中包括凝聚和絮凝兩個過程，統(tǒng)稱為凝聚?；炷ㄊ且环N廣泛用于廢水處理的方法，它即可以降低原水的濁度

5、、色度等感官指標，又可以去除多種有毒有害物質(zhì)；既可以作為獨立的處理系統(tǒng)，又可以與其他單元過程組合，作為預處理、中間處理和最終處理過程；還經(jīng)常用于污泥脫水前的濃縮處理。混凝法與其他的污廢水處理方法相比, 具有使用設備簡單、維護操作易于掌握, 處理效果好, 間歇或連續(xù)運行均可以的優(yōu)點。但在用該法處理污水的過程中, 水質(zhì)情況和混凝劑的選用、投加量的大小、投加順序以及混凝過程中的水力條件等都是影響 COD 去除效果的主要因素。1.1常用混凝劑常用的混凝劑有無機混凝劑、有機混凝劑及微生物混凝劑。無機混凝劑主要包括鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽主要有明礬。硫酸鋁、三氯化鋁、鋁酸鈉及堿式氯化鋁等。鐵鹽主要有硫酸亞鐵、硫酸

6、鐵及三氯化鐵等。有機混凝劑可以分為天然有機高分子混凝劑及合成有機高分子混凝劑，市面上最常用的的合成有機高分子絮凝劑又要有聚丙烯酰胺，按分子量的大小又可以分為低分子量有機混凝劑、陰離子混凝劑及非離子混凝。微生物混凝劑是指某些菌類如酵母、霉菌等在特定培養(yǎng)條件下生產(chǎn)到一定階段產(chǎn)生具有絮凝作用的產(chǎn)物，主要活性成分為多糖、蛋白質(zhì)、核酸等。1.1.1無機混凝劑無機絮凝劑有時也稱為無機混凝劑。它是由無機組分組成的絮凝劑，絮凝劑作用主要是增加混凝固體的碰撞幾率，在其水解產(chǎn)物的作用下，附聚、架橋膠體顆粒并形成可沉降的或可過濾的絮凝物。在給水廢水處理中常用的有鋁鹽、鐵鹽和氯化鈣等。本實驗中將采用該類混凝劑中的硫酸

7、鋁、氯化鋁及聚合氯化鋁。硫酸鋁（硫酸鋁礬）硫酸鋁是一種白色粉末狀或塊狀的混凝劑，有澀味，投入水中后發(fā)生水解反應，水解反應速度緩慢。化學純的硫酸鋁含Al2(SO4)3為50%-60%；工業(yè)純的硫酸鋁含Al2(SO4)3大約為20%-25%。一般情況下，適合的pH值范圍在之間。當pH在4-7時，以去除水溶液的有機物為主；當在之間時，以去除水中的懸浮物為主；當在6.4-78之間時，可以處理高濁度和低色度廢水，適合水溫為20-40。無水氯化鋁無水氯化鋁是一種無色透明片狀結(jié)晶，六方晶系的混凝劑。有時無水氯化鋁也呈淡黃綠色或紅棕色，主要是因為其工業(yè)品因含有鐵、游離氯等雜質(zhì)。無水氯化鋁易溶于水，能生成六水氯

8、化鋁。并伴有大量的熱放出；能夠溶于乙醇和乙醚等有機溶劑，但不用于苯。當無水氯化鋁暴露在空氣中時，容易吸收水分并釋放氯化氫氣體。如果人的皮膚接觸無水氯化鋁，同時又接觸水時，能劇烈灼燒皮膚，所以當其落在皮膚上時，應先干拭，然后再用大量的清水沖洗。聚合氯化鋁聚合氯化鋁又叫堿式氯化鋁，羥基氯化鋁，化學通式為Aln(OH)mCl3n-mn，是介于AlCl3與Al(OH)3之間的產(chǎn)物，通過羥基而交聯(lián)聚合，分子中帶有數(shù)量不等的羥基。聚合氯化鋁為無色或黃色樹枝狀固體，其溶液為無色或黃褐色透明液體，有時因含有雜質(zhì)而成灰黑色黏液。聚合氯化鋁能水解生產(chǎn)Al (OH)3（H2O）3而沉淀，有較強的交聯(lián)吸附性能。水解過

9、程中，伴隨有電化學、絮凝、沉淀等物理化學反應。適合的pH值范圍是5-9。水溫對其水解的影響不大。在進行廢水處理時，聚合氯化鋁比硫酸鋁的用量少，絮凝效果好，而且易于過濾，生產(chǎn)設備簡單，操作方便，腐蝕性小，成本低。但缺點是化學性質(zhì)不夠穩(wěn)定。1.1.2有機混凝劑有機高分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑相比，具有用量少，pH值使用范圍廣，受鹽類及環(huán)境影響因素小、污泥量少，處理效果好優(yōu)良性能，應用范圍廣泛。有機高分子絮凝劑主要分為兩大類，即合成有機高分子絮凝劑和天然有機高分子絮凝劑。另外可按官能團的性質(zhì)、原料種類、聚合度、產(chǎn)品形態(tài)等分類。一般按官能團離子類型分類，可分為陰離子、陽離子、非離子型三種，現(xiàn)在也有兩

10、性型高分子絮凝劑的研究和應用的報道。因本實驗中未采用該類絮凝劑，故不作詳細介紹。2、實驗材料及方法2.1實驗材料及水樣為了方便實驗的實施以及避免其他因素對于混凝效果的影響，同時使實驗較具針對性，增大實驗可行性，實驗水樣采用添加葡萄糖以及淀粉的自配廢水。實驗所用混凝劑：聚合氯化鋁、氯化鋁、硫酸鋁。助凝劑為聚丙烯酰胺。2.2分析方法本實驗選擇重鉻酸鉀加熱回流法，才用微波密封消解快速法測定.其原理是在高頻微波能作用下，反應液體分子產(chǎn)生高速摩擦運動，迅速升溫，密封消解使罐內(nèi)壓力迅速提高，從而縮短消解時間。在強酸性溶液中，準確加入過量的重鉻酸鉀標準溶液，微波密封消解，將水樣中還原性物質(zhì)（主要是有機物）氧

11、化，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液回滴，根據(jù)所消耗的重鉻酸鉀標準溶液計算水樣的化學需氧量。3、實驗結(jié)果與分析3.1最佳COD濃度水樣的確定將配好的廢水進行稀釋，稀釋倍數(shù)分別為0.4、0.7、1、3、5。然后在在5組稀釋廢水中加入一定量（取3.7mL、c=1000mg/L)的無機絮凝劑（本處選用氯化鋁）并分裝于5個燒杯中。最后將燒杯置于攪拌機中進行攪拌并進行現(xiàn)象的記錄?；炷瓿珊笕∩锨逡哼M行COD的測定，得出實驗數(shù)據(jù)后進行分析得出曲線圖如下：圖1中曲線代表的是COD去除率隨廢水稀釋倍數(shù)變化的關(guān)系曲線。當廢水的稀釋倍數(shù)小于1倍的時候，隨著稀釋倍數(shù)的增加，COD的去除率也隨之

12、增大，當稀釋倍數(shù)為1倍時，COD去除率達到最大值，之后隨著稀釋倍數(shù)的增加，COD的去除率也隨之減小，從而說明了廢水的最佳稀釋倍數(shù)為1倍，此時混凝劑的效果最為突出，經(jīng)測定，1倍稀釋水樣對應的COD濃度為: 510.84 mg/l，去除后COD濃度為50.88mg/l，對應的COD去除率為81.83%。3.2最佳混凝劑的確定通過定量試驗，取6組最佳濃度的相同量的廢水分別放入6個燒杯中，按照公式Xi=a+(b-a)/(n+1)i(i=1、2、3）分別計算出6組不同的投加量，并按照計算的結(jié)果分別在6組燒杯中加入氯化鋁混凝劑。按照此配置方法繼續(xù)配置出聚合氯化鋁以及硫酸鋁的實驗水樣，然后進行上一階段的攪拌

13、混凝操作，混凝結(jié)束后取上清液進行COD測定。經(jīng)實驗數(shù)據(jù)分析得出曲線圖如下:圖2中藍色曲線為使用氯化鋁作為混凝劑時，COD去除率隨混凝劑投加量變化的關(guān)系曲線；粉色曲線為使用聚合氯化鋁作為混凝劑時，COD去除率隨混凝劑投加量變化的關(guān)系曲線；黃色曲線為使用硫酸鋁作為混凝劑時，COD去除率隨混凝劑投加量變化的關(guān)系曲線。從圖中不難看出，經(jīng)過不同混凝劑混凝后的，對應廢水中的COD均得到去除，而且從圖中可以看到氯化鋁在不同投加量下對COD去除率的變化比較明顯，而聚合氯化鋁和硫酸鋁在不同投加量下對COD去除率的變化不是很大，曲線相對較平緩。另外，在相同的投藥量下，三種混凝劑的COD去除率中，氯化鋁的COD去除

14、率幾乎都要高于其他兩種混凝劑的去除率。從而可以得出結(jié)論：氯化鋁的COD去除效果最佳。因此本實驗的后續(xù)部分將采用氯化鋁進行。3.3混凝劑最佳PH的確定通過定量試驗，取6組最佳濃度的一定量的廢水分別放入6個燒杯中，按梯度調(diào)節(jié)好廢水的PH（梯度分別為：4.03、5.42、6.70、8.30、9.59、10.04），并加入一定量（取3.7mL、c=1000mg/L)的最佳無機絮凝劑（氯化鋁，由上一步實驗確定），然后進行上一階段的攪拌混凝操作，混凝結(jié)束后取上清液進行COD測定。經(jīng)實驗數(shù)據(jù)分析得出曲線圖如下: 圖3中曲線表示的是選用指定混凝劑后，COD去除率隨廢水pH變化的關(guān)系曲線。從圖中可知，當廢水PH

15、低于為6.7的時候，隨著廢水PH的增加，COD的去除率也隨之增大，當PH到達6.7時，COD去除率達到最大值，之后隨著PH的增加，COD的去除率也幾乎都是隨之減小，在PH為9.59的時候，COD的去除率有些許的增加，但效果不甚明顯，所以可以得出結(jié)論當廢水的PH為8.3的時候，混凝劑的混凝效果最為突出，經(jīng)測定，PH為6.7時，廢水經(jīng)混凝處理后的COD濃度為mg/l，對應的COD去除率為42.66%。3.4混凝劑最佳投藥量的確定通過定量試驗，取 6組最佳濃度的一定量的廢水分別放入六個燒杯中，并調(diào)節(jié)污水的PH值為最佳值（PH=6.7，由上一步實驗定）。接下來在每組污水加入不同量的最佳無機絮凝劑(氯化

16、鋁，濃度統(tǒng)一取1000mg/L)，投藥量按照公式Xi=a+(b-a)/(n+1)i(i=1、2、3）來進行計算。然后進行上一階段的攪拌混凝操作，混凝結(jié)束后取上清液進行COD測定。經(jīng)實驗數(shù)據(jù)分析得出曲線圖如下:在圖4中曲線所表示的是使用氯化鋁處理廢水時，COD去除率隨廢水中無機混凝劑投加量變化的關(guān)系曲線。在最佳廢水COD濃度、最佳混凝劑以及廢水的最佳PH條件下，隨著氯化鋁投加量的變化，廢水中COD的去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當氯化鋁的投藥量小于3.7ml的時候，隨著氯化鋁投藥量的增加，COD的去除率也隨之增大，當氯化鋁的投藥量到達3.7ml時，COD去除率達到最大值，之后隨著投藥量的增加，C

17、OD的去除率也隨之減小，從而說明在最佳廢水COD濃度、最佳混凝劑以及廢水的最佳PH條件下，3.7ml混凝劑的投藥量混凝效果最為突出，經(jīng)測定，投藥量為3.7ml時，廢水經(jīng)混凝處理后的COD濃度為mg/l，對應的COD去除率為46.76%。3.5實驗所得主要結(jié)論觀察圖3及延伸思考可以知道，每一種無機絮凝劑都應該有自己最合適的pH，并且該pH一般處于中性到堿性之間。在這個最佳pH條件下，無機絮凝劑將發(fā)揮最好的處理效果，COD的去除率將達到最大。pH值不同會對混凝效果產(chǎn)生不同的影響。在該次實驗廢水中，氯化鋁的最佳pH是6.7，對應去除率為42.66%。觀察圖4可得結(jié)論，無機絮凝劑的投加量對COD去除影

18、響較大。在一定范圍內(nèi)，投加量增加會顯著提高COD的去除率，但是當投加量超過一定值COD的去除率反而會降低。在該次實驗廢水中，氯化鋁的最佳投加量為3.7ml，對應去除率為46.76%。4、結(jié)論與建議本實驗由于采用的是自配廢水，廢水中有機物質(zhì)含量較少，但也由于其里面物質(zhì)種類比較單一，所以對于單獨去除COD的實驗也比較有針對性。單獨對COD去除率的研究，可以避免其他物質(zhì)對混凝劑混凝效果的干擾，從而得出的數(shù)據(jù)比較理想化。當然，在現(xiàn)實的廢水處理中，COD的去除效果不會有那么理想，但是COD的去除方法也還有很多，采用多種去除方法混合使用的方法相信去除的效果也會遠不止于此。本次實驗中，由于時間和條件的限制，

19、并不能做得很全面，還有不少需要改進的地方。比如應該完善無機絮凝劑與有機絮凝劑混合使用進行混凝的實驗，從而可以更深層次地研究他們對水處理的影響，為以后的水處理提供參考。此外，應該考慮盡可能多得廢水處理影響因素，從而篩選出絮凝劑的最佳工藝條件。但是，無論是哪一種絮凝劑，或者是哪一種處理方法，只要是有化學藥劑的加入，或多或少都會產(chǎn)生二次污染。如鋁系絮凝劑的加入會導致鋁離子的殘留，過多的鋁離子會對人的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，過多的鋁離子進入人體會導致帕金森綜合癥、鋁性骨病、鋁性貧血、脫發(fā)、大腦癡呆的綜合癥。又如丙烯酰胺類絮凝劑殘留的單體的毒性以及在生產(chǎn)過程中夾帶的有毒金屬都會對人體產(chǎn)生危害。這些化學藥品

20、不僅對人體造成危害，同時也會影響水體的生態(tài)，造成對水體的污染。與此同時，在生產(chǎn)這些化學藥劑的過程中也會造成能源和資源的消耗，在這過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體也會對大氣環(huán)境造成污染。希望隨著科技技術(shù)與社會的發(fā)展，在不久的將來有一種更環(huán)保更經(jīng)濟的處理技術(shù)出現(xiàn)，這有人類生存的環(huán)境就不會承擔如此大的污染負荷。更重要的是，在技術(shù)改善的同時，減少污染的排放才是首要任務，做到“預防為主，防治結(jié)合”的方針政策。這樣的話，相信我們的環(huán)境才會得到最大的改善。5、實驗心得體會為期一個多星期的綜合實驗探究到這里就要告一段落了，我們實驗小組在宋穎老師的指導，對本實驗進行了多次的討論研究，并對討論結(jié)果進行了探究實驗?？偟膩碚f

21、本次綜合實驗的實驗結(jié)果相對不錯，盡管在本次研究中出現(xiàn)了有些混凝劑處理后出水水質(zhì)并沒有達到原本討論設定的目標，但是檢測結(jié)果顯示還是達到本次開展的實驗研究所得到的意義。在這一個多星期里，從實驗一開始的無所適從，到最后實驗的得心應手，我感覺自己學到了很多東西。當然，這也歸功于老師認真的指導以及組員們團隊合作。在實驗開始階段，我們分工收集有關(guān)資料和文獻，在老師的建議下，我們主動去發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)方法。在這一過程中，我們基本掌握了實驗的流程和實驗方法。實驗過程中我們也遇到不少問題，在實驗結(jié)果不理想和錯誤時，有些組員會出現(xiàn)煩躁的情緒，但是在經(jīng)過細心分析和總結(jié)實驗操作過程后，接下來的實驗都是很順利的完成了。經(jīng)過本次綜合實驗，我們學會了自己去設計實驗方案，選擇可行的試驗方法與步驟，可以獨立完成水處理實驗并對實驗過程及實驗結(jié)果進行分析處理，也基本上了解了混凝法去除COD的反應原理，對處理污水的方法的認識也有了進一步的提高。參考文獻1許景文. 化學氧化處理去除COD的研究. 凈水技術(shù),1999，(