殼聚糖作為一種天然有機高分子絮凝劑在城市生活污水處理中有著獨特的功效和作用，它與傳統的化學絮凝劑相比，具有投加量少、沉降速度快、去除效率高、污泥易處理、無二次污染等特點，我們利用廢棄的蝦(蟹)殼先制備出殼聚糖，然后將此殼聚糖與其他絮凝劑和助劑按一定配方和工藝配制成殼聚糖復合絮凝劑，將其應用于城市生活污水的一級強化處理，與傳統的化學絮凝劑(如常用的聚合氯化鋁PAC)相比，化學耗氧量(COD)的去除率提高了7—13%，固體懸浮物(SS)的去除率提高了3—10%，鋁離子濃度[Al3+]下降了61—85%，藥劑加量減少了76—82%，因此，該絮凝劑在城市生活污水處理中具有重要的推廣應用價值。

1生活污水及絮凝劑


(1)城市生活污水水樣清華大學西北小區生活污水(COD=315mg？l-1，SS=125mg？l-1);濟南市水質凈化一廠原水(COD=155mg？l-1，SS=188mg？l-1);北京市高碑店污水處理廠二沉池出水(COD=82mg？l-1，SS=18mg？l-1)。

(2)絮凝劑殼聚糖(CTS，自制，脫乙酰度93%，粘均分子量940000u);殼聚糖復合絮凝劑(自制);聚合氯化鋁(PAC，工業一級);乙酸(工業一級)。


2試驗方法


(1)絮凝劑的配制將粉狀殼聚糖復合絮凝劑與015%的HAc水溶液混配成10%以下的液體絮凝劑，在室溫下攪拌約10min后得到一淡黃色透明液體，即為殼聚糖復合絮凝劑添加液。同理，將PAC固態粉末與蒸餾水配制成5%以下的液體絮凝劑，即為PAC絮凝劑添加液，與殼聚糖復合絮凝劑作對比試驗用。


(2)試驗方法將水樣分別置于6個500ml的燒杯中至500ml，在轉速為150r？min-1的六聯攪拌下，分別向杯中滴加不同質量或不同種類的絮凝劑添加液，加畢繼續攪拌10min，絮凝反應完畢，將溶液再分別倒入6個1000ml的梨形分液漏斗中靜置分層。30min后，用移液管從漏斗的上層清液中取出一定體積的上層清液，分別用污水COD速測儀測定其COD值和用濾紙重量法測定其SS值，用電感耦合等離子體質譜儀測定其鋁離子濃度[Al3+]。


(3)對比試驗先用PAC絮凝劑對某一生活污水進行絮凝試驗，找出其COD和SS去除率達到最高時之加量，即PAC最佳加量;然后在低于此PAC最佳加量之成本的前提下，設計出不同加量和不同配方的殼聚糖復合絮凝劑對此生活污水進行對比試驗，以確定殼聚糖復合絮凝劑的最佳配方或種類，并對鋁離子濃度[Al3+]進行比較測定。


3三種不同來源的生活污水的處理結果及討論


(1)從表1—表3的處理結果可以看出，3#CTS復合絮凝劑的效果最好，其加量大小與污水中COD濃度大小有直接的關系。從表2和表3還可以看出，當污水中COD濃度較大，CTS復合絮凝劑的投加量也隨之增大，反之亦然。在一般情況下污水中COD值與3#CTS復合絮凝劑的最佳投加量存在以下比例關系:COD值(mg？l-1)∶3#CTS復合絮凝劑的最佳投加量(mg？l-1)=812—817∶1。





(2)從以上三種生活污水的對比試驗結果可以看出，殼聚糖復合絮凝劑的主要技術經濟指標均明顯優于傳統絮凝劑PAC，其中以3#CTS復合絮凝劑效果最佳，它與傳統絮凝劑PAC同比:COD去除率提高7—13%，SS去除率提高3—10%，[Al3+]下降61—85%，藥劑加量減少76—82%，且這種效果隨著生活污水COD濃度的增加而增加。


(3)從殼聚糖的分子結構可以看出，在殼聚糖線性分子鏈上含有多個羥基(—OH)和氨基(—NH2)，這些含有剩余電子對的—OH和—NH2可將電子提供給含有空d軌道的金屬離子Mn+(一般為非堿或非堿土金屬離子)螯合成穩定的內絡鹽(—N—M—O—)[2]，使之可去除水中諸如:Al3+，Zn2+，Cr6+，Hg2+，Pb2+，Cu2+等多種有害金屬離子[3—5]。另一方面，殼聚糖中的活潑—NH2可與水中H+加質子化形成陽離子型聚電解質[5]，通過靜電吸引和吸附將水中的粗細粒子凝聚成大絮體而沉降下來，從而達到去除水中COD和SS之目的[6—8]。此外，在殼聚糖復合絮凝劑中加入適量硫酸鹽有助于膠體脫穩、聚沉速度加快，因為陽離子型殼聚糖與SO2-4之間可形成化學架橋，中和并降低了膠體微粒的表面電荷，壓縮了膠體微粒的雙電層，使膠體微粒凝聚脫穩，更易絮凝沉降[3]。溶液的pH值對殼聚糖的絮凝效果也有直接影響，當pH值太高(8以上)時，大多數金屬離子會水解成羥基絡合物，空d軌道被占據，導致CTS的吸附量下降;當pH值太低(6以下)時，—NH2被大量質子化成—NH+3，大大削弱了氨基的螯合作用，使其吸附量降低，所以殼聚糖復合絮凝劑所處理溶液的pH值應為pH=6—8，當pH=7時絮凝效果最佳[4]。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。


(4)從處理結果可以看出，出水中鋁離子濃度降低幅度最大，達61—85%，這一結果應用于城市生活污水處理中，將大大減少處理后的污水和污泥中的鋁離子對環境造成的二次污染。


綜上所述，殼聚糖復合絮凝劑用于城市生活污水處理與傳統絮凝劑PAC相比，COD去除率提高7—13%，SS去除率提高3—10%，[Al3+]下降61—85%，藥劑加量減少76—82%，在我國城市生活污水處理行業具有重要的推廣應用價值。