PAFC与PAM复合絮凝剂处理泡菜废水

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采用絮凝法对泡菜废水进行了絮凝烧杯试验,讨论了絮凝剂的选择、PAFC与PAM的不同用量、pH值以及温度对絮凝效果的影响,确定了絮凝剂处理废水的较佳絮凝条件。研究结果表明,PAFC用量90mg/L,PAM用量60mg/L,pH值为7,温度为35℃,在此条件下,泡菜废水处理率为:COD、NH3-N、TP去除率分别为83.9%、47%、92.5%。
眉山是闻名全国的“中国泡菜之乡"。2008年其泡菜产量约70万t,据估计每年泡菜加工至少产生700万t废水,废水里含有的氮、磷营养盐是造成水体富营养化的主要化合物。泡菜废水含盐量在2%~15%,直接排放污染了当地的土壤,会造成土壤严重的盐碱化。
食品废水的处理方法,主要有生物法、吸附法、氧化法等,其中混凝法是常用方法之一。混凝法的关键是选择合适的混凝剂,无机高分子混凝剂以其高效性和低腐蚀性为大家所青睐,常用于工业废水的前处理、城镇生活污水的前期和后期处理等[1-3]。常用的无机混凝剂有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、硫酸铝等PAFC,是近十几年发展起来的新型铝铁复合无机絮凝剂,兼有铁盐、铝盐混凝剂的特性,反应速度快,形成絮凝体大、沉降快、过滤性强等,尤其在脱色、去除COD和SS等方面具有独特优点,且克服了铝盐处理后水样残余铝浓度高、沉降速度慢的不足。本研究采用絮凝法对泡菜废水进行了絮凝烧杯试验,讨论了絮凝剂的选择、PAFC与聚丙烯酞胺(PAM)的不同用量、pH值以及温度对絮凝效果的影响,确定了絮凝剂处理废水的较佳絮凝条件。为泡菜废水的后期处理提供依据。
1.试验材料及方法
1.1试验药品及仪器
试剂:试验采用的混凝剂PAFC(化学纯,江苏武进振亚化工厂),使用时配成5%的水溶液,PAM,阴离子型,相对分子质量约为3×106,使用时配成1%的水溶液。材料:泡菜废水由眉山市李记泡菜厂提供,其COD值为1000~5000mg/L,pH值为3.5~5.5,色度为40,色泽为淡黄色。
主要仪器:90-2型定时恒温磁力搅拌器,上海沪西仪器分析厂;BT124S型电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;HH-4数显恒温水浴锅,金坛市富华仪器有限公司;FZUV-2102PCS型紫外可见分光光度计,尢尼柯(上海)仪器有限公司。
1.2试验方法
1.2.1混凝试验
选择PAFC、PAC、FeCl3、聚合硫酸铁(PAS)、Al2(SO4)3(因为废水酸性较强,所以应加入适量的消石灰调节pH7)作为絮凝剂,通过对废水处理前后COD值、TP和NH3-N的比较,选出最佳絮凝剂。再通过单因素试验确定PAFC和PAM的最佳投入量、pH值、最适温度。在500mL的烧杯中加入500mL泡菜废水水样,定位在磁力搅拌器上,调节pH值,加入混凝剂,快速搅拌3min,再中速搅拌30s,静置30min后取上清液测定COD、NH3-N和TP值。
1.2.2试验方法
COD值测定:采用重铬酸钾法。
TP测定采用钼酸铵分光光度法。
NH3-N测定:采用蒸馏-中和滴定法。
2.结果与讨论
2.1絮凝剂的筛选
为筛选出最适合泡菜生产废水处理的混凝剂,根据试验条件对PAFC、PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3进行混凝效果的比较,结果如表1所示。

在废水pH7时,相同条件下,5种絮凝剂对应的絮凝效果列于表1。从表1可见,PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3对废水的COD、NH3-N和TP均有一定的去除率,但絮凝效果均不理想,而PAFC的絮凝效果则较为显著,对COD、NH3-N和TP的去除率分别达到79.7%、47.3%、88%。因此,本研究拟采用PAFC处理泡菜废水。
2.2pH值对处理效果的影响
固定温度35℃,PAFC投放量90mg/L,PAM用量60mg/L,改变pH,考察不同pH对处理效果的影响。结果见图1。

絮凝过程中,废水的pH值也是影响絮凝效果的一个重要因素,它对胶体表面电荷的Zeta电位,絮凝剂的性质和作用等都有很大的影响。若pH值调整恰当,可以节约大量药剂,降低成本,且能使絮凝作用发挥得完全,絮凝效果好;反之,pH值选择不当,轻者影响絮凝效果,重者不能形成絮凝沉淀,甚至使已形成的絮凝体重新变成胶体溶液。由实验结果可知,随着pH值的增大,COD、NH3-N和TP的去除率都增大,当达到pH7时,COD、NH3-N的去除率均最大,此时絮凝效果最佳。再继续增大pH值,则COD、NH3-N的去除率均趋于下降的趋势,TP的去除率趋于平缓。因此,本试验选择pH值为7。
2.3温度对处理效果的影响
固定pH为7,PAFC投放量90mg/L,PAM用量60mg/L,改变温度,考察不同温度对处理效果的影响。结果见图2。

温度是影响混凝效果一个重要因素,高温易使絮凝剂高分子链断裂,絮凝效果降低,此时PAFC混凝形成的絮体较轻,温度高,不利于絮体的沉降。低温时絮凝剂不均匀,不能形成大的絮凝体。从图2可以看出,随着温度的升高,COD、NH3-N和TP的去除率都增大,30℃时,NH3-N和TP的去除率增势趋于平缓,35℃时,COD的去除率最大,此时絮凝效果最好。综合考虑,本试验选择絮凝温度35℃。2.4PAFC投放量对处理效果的影响固定pH7,温度35℃,PAM用量60mg/L,改变PAFC投放量,考察不同PAFC投放量对处理效果的影响。结果见图3。

絮凝剂投加量不足时,絮凝不充分;而絮凝剂投加量过大时,废水中胶粒被过多的絮凝剂所包围,失去同其他胶粒结合的机会,出现再稳定状态不易凝聚。由结果可知,随着絮凝剂用量的增加,COD、NH3-N和TP的去除率都增大,当用量达到90mg/L时,絮凝效果最佳。再增加用量,则COD的去除效果出现下降的趋势,且形成的矾花疏松细碎,不易沉降,而NH3-N和TP的去除率均变化不大。因此,PAFC投放量控制在90mg/L左右。
2.5PAM投放量对处理效果的影响
固定pH7,温度35℃,PAFC用量90mg/L,改变PAM投放量,考察不同PAM投放量对处理效果的影响。结果见图4。

从图4可见,投加PAFC后再投加PAM溶液,可使COD、NH3-N和TP的去除率达到较高水平。由于PAM作为有机高分子聚合物,强化了对水中胶粒的吸附架桥作用,高分子凝聚剂对水中胶粒的席卷、包裹作用,因而去除率不但未由于PAFC的用量减少而下降,反而得以提高。从图4还可看出,在PAM投加量为60mg/L左右时,COD、NH3-N和TP的去除率最高,当PAM的投加量过大,胶粒表面因负荷过多的PAM分子而使胶粒之间斥力增大,也会出现复稳现象,因此PAM投加量应控制在60mg/L左右。
3.结论
(1)取泡菜生产废水,研究PAFC、PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3混凝剂对泡菜生产废水的絮凝效果,处理前后超标指标降解分析,COD、NH3-N和TP的浓度均有所降低。5种药剂比较来看,PAFC对泡菜废水的COD、NH3-N和TP的去除率均高于其他几种絮凝剂,因此选择PAFC作为最佳的絮凝剂。
(2)试验研究表明,PAFC与PAM混合使用对泡菜生产废水进行预处理是可行的,当废水COD浓度在1000~5000mg/L时,PAFC用量90mg/L,PAM用量60mg/L,pH7,温度为35℃,在此条件下,泡菜废水处理率为:COD、NH3-N、TP去除率分别为83.9%、47%、92.5%。

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