絮凝沉淀法深度处理造纸废水的研究

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了絮凝沉淀法深度处理造纸废水的研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文中采用絮凝沉淀技术对某造纸厂二沉池出水进行了深度处理研究，研究了絮凝剂的不同组分及不同投加量对废水CODcr和色度处理效果的影响，结果表明，在絮凝实验中随着絮凝剂投加量的增加，CODcr和色度的去除率呈上升趋势。制备的5种不同组分的絮凝剂中，摩尔比n(Si)：n(A1)：n(Fe)=3：10：5的絮凝剂絮凝沉淀效果最好，其在投加量为5000mg/L时，对CODcr和色度去除率分别达到了95.4%和96.7%。
造纸废水排放量大、污染物浓度高，是工业污染治理的重点和难点。中国水体污染和水资源短缺的现状将在未来十年内进一步加剧。新的法规的制定对造纸业用水及排污都是一个挑战。目前国内造纸厂一般采用絮凝沉淀法对废水进行处理，将两种或两种以上絮凝剂按一定比例投加于污水中可以提高处理的效果，其中研究和应用较多的有壳聚糖絮凝剂、淀粉改性絮凝剂、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和微生物絮凝剂等，聚丙烯酰胺(PAM)为常用的助凝剂。另外也有采用聚硅酸铝絮凝剂处理非化学法制浆造纸废水，虽然上述处理技术在造纸业已经相对成熟，但是仍然存在着排污色度较大、CODcr相对较高等问题。文中通过对絮凝沉淀技术的研究，试图找出技术可行、效果明显、经济合理的处理方法，能在经济可承受范围内使得造纸废水达标排放。
1.实验内容与方法
1.1实验废水来源
实验废水来自某造纸厂生化出水，该厂污水处理站采用“沉淀池、调节池、预酸化池、IC反应器、曝气池、二沉池、气浮池"的组合工艺处理废水，处理后二沉池出水CODcr为800—1000mg/L，色度为300倍；气浮出水CODcr为300—400mg/L，色度为200倍，出水水质不能达标排放。
1.2絮凝剂制备
在500mL烧杯中，加人硅酸钠(NaSiO.9HO)和200mL蒸馏水使其溶解，将烧杯放在恒温搅拌器上快速搅拌15min，温度设定为50℃，加入少量稀硫酸至pH=9进行活化，继续搅拌10min，即制得聚合硅酸钠。往聚合硅酸钠溶液中加入一定量的氯化铝(A1C1.6H2O)，待溶液澄清后加入一定量的硫酸铁，继续搅拌1.5h，即制得液态聚合硅酸铝铁絮凝剂。停止搅拌后放置3h以上进行熟化，室温下避光保存。
不同配比聚合硅酸铝铁絮凝剂的具体加药量如表1所示。

1.3絮凝实验
采用烧杯实验装置，在六联搅拌机上进行絮凝实验。取50mL试验用废水于100mL烧杯中，用搅拌器搅拌均匀，加入一定量的聚硅酸铝铁絮凝剂，在转速为300r/min下快速搅拌1min，再在50r/min下慢搅3min，静置沉降4h后，取上层溶液做水质分析。采用GB/T11914—1989水质化学需氧量的测定方法一重铬酸盐法，水样经电炉加热回流两小时消解后，过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定。采用稀释倍数法对色度进行测定。
2.结果与讨论
2.1絮凝剂投加量对絮凝实验结果的影响
(1)1号絮凝剂：制备的该絮凝剂中，Si/Fe/A1的摩尔比为0.3：1：2。一号絮凝剂投加量对COD—er和色度去除率的影响示于表2，从表2可以看出，在加药量为5000mg/L时，废水CODcr为72.00n3g/L，去除率为93.14%，色度为10.36倍，脱色率达到96.55%。

(2)2号絮凝剂
制备的该絮凝剂中，Si/Fe/A1的摩尔比为0.6：1：2。2号絮凝剂投加量对CODcr和色度去除率的影响示于表3，由表3可见，当废水中加药量为5000mg/L时，出水CODcr为47.00mg/L，去除率达到95.52%，色度为8.59倍，脱色率达到97.14%。

(3)3号絮凝剂：
制备的该絮凝剂中，Si/Fe/A1的摩尔比为0.6：1.5：1.5。3号絮凝剂投加量对CODcr和色度去除率的影响示于表4，从表4可以看出，在加药量为5000mg/L时，废水CODcr为106.00mg/L，去除率为89.90%，色度为16.07，脱色率为94.64%。

(4)4号絮凝剂：
制备的该絮凝剂中，Si/Fe/A1的摩尔比为0.6：2：1。4号絮凝剂投加量对CODcr和色度去除率的影响示于表5，从表5可以看出，在加药量为5000mg/L时，废水CODcr为62.00mg/L，去除率为94.10%，色度为8.93倍，去除率为97.02%。

(5)5号絮凝剂：
制备的该絮凝剂中，Si/Fe/A1的摩尔比为0.9：1：2。5号絮凝剂投加量对CODcr和色度去除率的影响示于表6，从表6可以看出，在加药量为5000mg/L时，废水CODcr为84.00mg/L，去除率为92.00%，色度为9.06倍，脱色率达到96.98%。

4.2絮凝剂不同投加量对絮凝实验结果影响的讨论
通过投加不同量的絮凝剂对废水进行絮凝实验，从表2一表6可知，该实验制备的絮凝剂对造纸二沉池出水有较好的处理效果，CODcr和色度的去除率随着絮凝剂投加量的增加而增大，在低剂量时处理效果不理想，而当投加量达到5000mg/L时，各絮凝剂均有相当好的处理效果。
4.3絮凝剂中n(A1+Fe)/n(SiO，)不同配比对CODcr去除率的影响
1号、2号和5号絮凝中n(A1)：n(Fe)：2：1，n(A1+Fe)：n(SiO2)分别为10：1、10：2和10：3，使用上述三种絮凝剂对废水进行絮凝实验，以CODcr去除率作为评价标准，实验结果如图3所示。絮凝剂中二氧化硅含量过高会导致絮凝剂稳定性变差，又由于聚硅酸带有负电荷，SiO含量过高还会导致絮凝剂电中和能力减低。当金属离子浓度过高，聚硅酸的吸附架桥作用能力减弱，同样会导致絮凝效果变差。因此，在制备絮凝剂时，要选择合适的n(A1+Fe)/n(SiO，)值，方能得到处理效果最好的絮凝剂。
由图3可见，以上三种絮凝剂中，2号絮凝剂的处理效率明显优于5号絮凝剂，总体上也优于1号絮凝剂，且2号絮凝剂稳定性较高，处理效果也比较稳定。故选取2号絮凝剂的配比为较佳配比。即采用n(Al+Fe)：n(SiO)=10：2时所制得的絮凝剂对CODcr的去除效率较高。

4.4絮凝荆中n(A1)/n(Fe)不同配比对CODcr去除率的影响
2号、3号和4号絮凝中n(A1+Fe)：n(SiO)=10：2，而n(A1)：n(Fe)分别为2：1、1：1和1：2，使用上述三种絮凝剂对废水进行絮凝实验，以CODcr的去除率作为评价标准，实验结果如图2。
当A1/Fe摩尔比过高时，聚合物的吸附架桥作用受到影响；摩尔比过低时，又会使电中和能力减弱，降低其絮凝效果；含铝量大的絮凝剂除色效果好，絮体大、松散，但不易沉淀；而含铁量大的絮凝剂絮体密实、易沉淀。此外，铝含量过高会导致出水中残余铝超标，而铁含量过多会导致出水色度增加，故选择合适的A1/Fe摩尔比很重要。由图2可见，2号絮凝剂的处理效果较好，故选取n(A1)：1"1(Fe)=2：1为较佳配比。

目前，对聚硅酸盐类絮凝剂的研究还处于初级阶段，研究工作多偏重于实际应用，在铝(铁)与硅的相互作用和絮凝作用机理方面缺乏系统而深入的研究，尚需进一步探索。
5.结论
文中通过采用絮凝沉淀法对某造纸厂废水进行深度处理。制备了5种组分不同的聚硅酸铝铁絮凝剂，研究了不同组分的絮凝剂及投加量对废水处理效果的影响；得到的主要结论如下：
(1)在絮凝实验中随着絮凝剂投加量的增加，CODcr和色度的去除率呈上升趋势。
(2)制备的5种絮凝剂中，按照摩尔比n(Si)：n(A1)：n(Fe)=3：10：5时所制备的絮凝剂絮凝效果最好，其在投加量为5000mg/1时，对CODcr和色度的去除率分别达到了95.4%和96.7%。