肉類屠宰及加工廢水中含有大量血污、毛皮、碎肉、內(nèi)臟雜物、未消化的食物以及糞便等污染物，是一種典型的有機(jī)廢水，以高濃度含氮有機(jī)化合物、懸浮物、溶解性固體、油脂和蛋白質(zhì)為主。目前，針對(duì)屠宰及肉類加工所產(chǎn)生廢水的處理，多以生物處理工藝為主，輔以必要的物化處理，而混凝法是物化處理的常用手段。。
對(duì)于混凝法處理工藝，選擇安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的絮凝劑是關(guān)鍵。聚硅酸鋁鐵絮凝劑是一類新型無機(jī)高分子絮凝劑，與傳統(tǒng)鐵鹽和鋁鹽絮凝劑相比，混凝性能好，使用條件寬，藥劑用量小，殘留濃度低。近年來，項(xiàng)目組利用自制的粉煤灰基無機(jī)高分子復(fù)合聚硅酸鋁鐵絮凝劑，該絮凝劑兼?zhèn)滗X鹽、鐵鹽吸附力強(qiáng)、脫色性能好及聚硅酸良好的吸附、網(wǎng)捕作用，對(duì)高濁度廢水、有機(jī)廢水以及含磷廢水等均具有良好的處理效果。本文主要研究了自制粉煤灰基聚硅酸鋁鐵絮凝劑用于牛肉屠宰加工廢水絮凝處理工序的實(shí)驗(yàn)、與聚合氯化鋁的對(duì)比、理想加藥量的確定以及以此為指導(dǎo)開展的工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用情況。
1、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)
1.1 主要儀器設(shè)備與原料
1.1.1 試驗(yàn)主要儀器
試驗(yàn)用主要儀器：JJ-4型六聯(lián)電動(dòng)攪拌器、PHS-3C酸度計(jì)、萬分之一電子天平、四頭真空泵、數(shù)顯恒溫干燥箱、布氏漏斗、便攜式濁度儀、標(biāo)準(zhǔn)COD消解器、分光光度計(jì)。
1.1.2 試驗(yàn)用絮凝劑
聚合氯化鋁為工業(yè)級(jí)粉狀固體，生產(chǎn)廠家為鄭州市銀河水處理材料廠；粉煤灰基復(fù)合高分子聚硅酸鋁鐵絮凝劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%）為自制。
1.1.3 試驗(yàn)水樣
屠宰及肉類加工廢水：取自豫北某牛肉屠宰加工廠，原水水質(zhì)見表1。
1.2 試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)
試驗(yàn)采用燒杯混凝實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)步驟：將水樣搖勻，用燒杯取1000mL，開啟自動(dòng)攪拌器，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，先加入試驗(yàn)規(guī)定量的絮凝劑，間隔30s再加入1濃度的PAM溶液1mL，攪拌1min，靜置沉淀30min，取上清液為待測水樣。
評(píng)價(jià)指標(biāo)為廢水的COD、SS、氨氮、總磷，指標(biāo)的分析均選用國家標(biāo)準(zhǔn)方法。
1.3 試驗(yàn)結(jié)果
針對(duì)表1水樣，用自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑進(jìn)行不同加藥量的混凝試驗(yàn)，同時(shí)用聚合氯化鋁按企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的投加量做混凝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。
對(duì)表2的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，由圖1可以看出，對(duì)于牛肉屠宰加工廢水，自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑有較好的處理效果，且隨著投加量的增加，各項(xiàng)污染指標(biāo)去除率均隨著提升，其中總磷的去除率在絮凝劑投加量500mg/L時(shí)超過了80%。從經(jīng)濟(jì)及處理效果綜合考慮，300mg/L為自制絮凝劑的理想投加量。由圖2可以看出，與投加量300mg/L的聚合氯化鋁混凝試驗(yàn)對(duì)比，自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑除氨氮去除效果稍差外，COD、SS、總磷去除效果均優(yōu)于聚合氯化鋁。
自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑對(duì)污染物的去除效果，尤其是對(duì)磷的去除優(yōu)于聚合氯化鋁，是因?yàn)槠湔w帶正電荷，能與水中帶負(fù)電荷的磷酸根類膠體物質(zhì)發(fā)生中和作用壓縮雙電子層，使膠體粒子脫穩(wěn)而從水中去除；同時(shí)絮凝劑中的Fe-OH、Al-OH等基團(tuán)與水中的磷酸根等作用生成沉淀，該沉淀在沉降過程中還能吸附不易沉淀的其他懸浮物，發(fā)揮網(wǎng)捕卷掃作用。聚硅酸鋁鐵絮凝劑絮凝沉淀過程是電中和、壓縮雙電層、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。
2、現(xiàn)場試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)現(xiàn)場條件
豫北某牛肉屠宰加工廠每日產(chǎn)生的廢水總量為3000m3，平均125m3/h。
廢水處理流程：生產(chǎn)廢水—機(jī)械格柵—隔油池—集水調(diào)節(jié)池—混凝反應(yīng)池—一沉池—UASB厭氧—A/O好氧—二沉池—深度處理—三沉池—濾池—達(dá)標(biāo)外排。
其中，混凝沉淀系統(tǒng)主要設(shè)施及設(shè)備配置見表3。
2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
首先將自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑及聚丙烯酰胺在藥劑桶中溶解，用加藥計(jì)量泵按聚硅酸鋁鐵300mg/L、聚丙烯酰胺1mg/L的投加量投加到混凝反應(yīng)池中。分別在混凝反應(yīng)池進(jìn)口和一沉池出口設(shè)置取樣點(diǎn)，每隔2h取1次樣，連續(xù)24h取樣檢測。
2.3 試驗(yàn)結(jié)果
自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)樣品檢測數(shù)據(jù)見表4。
對(duì)表4的樣品檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由圖3~圖6可以看出，自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑在投加量300mg/L時(shí)對(duì)污染物的去除效果良好，出水水質(zhì)指標(biāo)平穩(wěn)，COD、SS、氨氮、總磷的平均去除率為46.2%、57.0%、32.4%、66.2%。由此可以說明，實(shí)驗(yàn)室確定的理想投加量比例（300mg/L）完全可以放大應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)際，處理效果雖然比實(shí)驗(yàn)室燒杯試驗(yàn)稍差，但完全能滿足企業(yè)廢水處理系統(tǒng)混凝沉淀單元的工藝技術(shù)要求，且二沉池出水總磷即可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)。
3、效益分析
目前，該公司廢水處理系統(tǒng)絮凝劑使用的是聚合氯化鋁，購買價(jià)格1800元/t，投加量為300mg/L，噸水費(fèi)用為0.54元；由于總磷不達(dá)標(biāo)，需在深度處理單元投加除磷劑，噸水投加費(fèi)用為0.55元，兩項(xiàng)合計(jì)噸水費(fèi)用為1.09元。采用等量的自制絮凝劑代替聚合氯化鋁，如自制絮凝劑市場售價(jià)按每噸2500元計(jì)算，則噸水費(fèi)用為0.75元；由于二沉池出水總磷達(dá)標(biāo)，不需另加除磷劑進(jìn)行深度處理。兩項(xiàng)比較，噸水可節(jié)約費(fèi)用0.34元，按每年生產(chǎn)天數(shù)340d計(jì)算，年可為該公司節(jié)約費(fèi)用達(dá)34.68萬元。
4、結(jié)論
1）對(duì)于牛肉屠宰加工廢水，自制粉煤灰基復(fù)合高分子聚硅酸鋁鐵絮凝劑有較好的處理效果，且隨著投加量的增加，各項(xiàng)污染指標(biāo)去除率均隨著提升，其中總磷的去除率在絮凝劑投加量500mg/L時(shí)超過了80%。
2）從經(jīng)濟(jì)及處理效果綜合考慮，300mg/L為自制聚硅酸鋁鐵絮凝劑的理想投加量。用等量聚合氯化鋁進(jìn)行類比試驗(yàn)，自制絮凝劑除氨氮去除效果稍差外，COD、SS、總磷去除效果均優(yōu)于聚合氯化鋁。
3）經(jīng)生產(chǎn)性試驗(yàn)證明：自制絮凝劑的理想投加量比例（300mg/L）完全可放大應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際，處理效果能滿足試驗(yàn)廢水處理系統(tǒng)混凝沉淀單元的工藝技術(shù)要求。
4）通過費(fèi)用核算，與聚合氯化鋁相比，采用自制粉煤灰基復(fù)合高分子聚硅酸鋁鐵絮凝劑，噸水可節(jié)約藥劑費(fèi)用0.34元。（來源：（河南省科學(xué)院 地理研究所）
