制浆造纸中段废水的混凝处理

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：成功需要付出代价，不成功需要付出更高的代价。。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了制浆造纸中段废水的混凝处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

研究了硫酸铝和聚合氯化铝等几种混凝剂对制浆中段废水的处理效果对比。
前言
造纸工业废水排放量大，污染物浓度高。因此，解决造纸废水污染问题已受到全社会的普遍关注。混凝法适应性强，基建投资低，管理简单，是废水处理常用的方法。本文主要研究了常用的几种混凝剂主要是硫酸铝(AS)和聚合氯化铝(PAC)对竹浆中段废水的处理效果对比情况。
1 仪器与分析方法
1.1 仪器与试剂
仪器：MY3000-6A-2混凝试验搅拌仪
722-s可见光栅分光光度计
pHS-3C精密pH计
调节式万用电炉
BS210S分析天平
500mL全玻璃回流装置。
试剂：98%的浓硫酸，硫酸银，硫酸铝，硅藻土，蒸馏水，重铬酸钾标准液(K2Cr2O7=0.25mol/L)试亚铁灵指示液，硫酸亚铁胺标准液。
药品：固体聚合氯化铝，固体聚合氯化铁(PFC)，固体聚合硫酸铁铝(PAFS)，固体聚合氯化铝铁(PAFC)。
固体聚合氯化铝絮凝剂，为淡黄色固体，其氧化铝(Al2O3)的含量≥27.0%，盐基度在45.0%～85.0%之间，水不溶物的含量≤3.0%，1%水溶液的pH值在3.5～5.0之间。
以上所用药品均为分析纯级别。
实验用水为贵州赤天化纸业公司竹浆生产系统产生的中段废水。
1.2 分析内容与方法
1.2.1 分析内容
(1)研究聚合氯化铝对竹浆中段废水的絮凝效果，找出最佳加入量与最佳pH值，并讨论它们对聚合氯化铝絮凝效果的影响。
(2)比较聚合氯化铝和硫酸铝对竹浆中段废水的絮凝效果。
(3)比较聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝铁对竹浆中段废水的絮凝效果。
(4)通过试验，列表作图对比结果，得出结论。
1.2.2 分析方法(见表1)

1.3 竹浆中段废水水质分析
颜色：深褐色；pH：7.86；CODCr：415mg/L；浊度：436NTU
2.结果与讨论
2.1 PAC加入量对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取6份200mL水样于干净的烧杯中，各加入0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15gPAC絮凝剂，先以150r/min的搅拌强度作用1min，然后以50r/min的搅拌强度作用10min，在沉降20min的条件下，取上层清液，考察PAC加入量对CODCr、浊度去除率的影响，实验结果见表2、图1、图2。

通过以上图表可知，PAC絮凝剂的加入量对该水样的pH影响不大，其加入量应在400～600mg/L之间。此时，PAC絮凝剂对CODCr、浊度都有很好的处理效果。若加入量较少，则不能很好地使胶体脱稳，不足以将胶粒架桥联接起来，导致形成的絮体不够多，不能起到很好的吸附作用，絮凝效果不够理想。若偏多，则会使胶粒的吸附面均被无机PAC高分子覆盖，两胶粒接近时，就受到高分子之间的相互排斥而不能聚集，产生“胶体保护"作用，使絮凝效果下降，甚至重新稳定，即“再稳"。而由以上曲线可以看出，峰值出现在PAC加入量为500mg/L时。此时，效果最佳，CODCr去除率达70%，浊度去除率达82%。
因此确定PAC的最佳加入量为500mg/L。
2.2 pH值对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取6份200mL水样于干净的烧杯中，将各水样的pH值分别调节至5、6、7、8、9、10，然后各加入0.1gPAC絮凝剂，先以150r/min的搅拌强度作用1min，然后以50r/min的搅拌强度作用10min，在沉降20min的条件下，取上层清液，考察在最佳用量的情况下，不同pH值对CODCr、浊度去除率的影响，实验结果如表3、图3、图4所示。

在絮凝反应中，pH值的影响是非常大的，它对胶体表面电荷的电位，混凝剂的性质和作用等都有很大的影响。不同的混凝剂都有其最佳的混凝区域。pH值调整的恰当，就可以节约大量的药剂，降低成本，并且能够使絮凝作用发挥得完全，絮凝效果好；反之，pH值选择不恰当，轻者影响混凝效果，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。
在实验过程中，可以看出：在pH为弱酸性即5.5的情况下，PAC对COD及浊度的去除率较高，随着pH的增高，去除率有所下降。因此确定PAC的最佳絮凝pH为5.5～6。
2.3 PAC、AS絮凝效果的对比实验
硫酸铝又称明矾，是水处理中较为常用的一种絮凝剂。无水硫酸铝为无色结晶，易溶于水。含水硫酸铝可带有6、10、16、18、27个结晶分子，常温下十八水合物较为稳定，为无色粉状或粉末晶体。本实验采用白色粒状Al2(SO4)3.18H2O结晶体。
2.3.1 AS最佳絮凝条件的确定及其与PAC絮凝效果的对比
按照PAC实验的步骤，进行同样的实验，我们得出AS的最佳加入量为1500mg/L，最佳絮凝pH值为6。在此最佳絮凝效果的情况下，AS对竹浆中段废水的处理效果达到：CODCr去除率达68.74%，浊度去除率达81.32%。与PAC絮凝效果进行对比，见表4。

通过对比可以看出，当AS的加入量为PAC加入量的三倍左右时，才可能达到与PAC相当的絮凝效果，即CODCr去除率达70%，浊度去除率达80%以上。
而且，在实验过程中发现它们所形成的絮体也有所不同：加入PAC后，形成絮体的速度快，絮体大而严实；加入AS后，形成絮体的速度慢，絮体不大，而且较为蓬松，过量投加后易使胶体产生再稳定现象，絮凝效果明显下降。
2.3.2 相同试验条件下PAC、AS絮凝效果的对比
分别取2份200mL水样于干净的烧杯中，各加入0.1gPAC、AS絮凝剂，以150r/min的搅拌速度作用10min，静置沉降20min，取上层清液，测定COD-Cr、浊度，计算去除率。结果见表5。

通过对比实验可以看出，当加入量相同且为PAC最佳加入量时，AS难以达到与PAC相同的絮凝效果，对CODCr的去除率只有PAC的70%左右，浊度去除率也不高。
硫酸铝对水中胶体颗粒物的絮凝过程分为吸附脱稳、沉淀型絮凝、吸附沉淀混合区和再稳定区等四个区域。当投加量较少时，铝盐的带正电的水解产物吸附在带负电的胶体表面，部分或全部中和胶体颗粒表面电荷，使胶体脱稳并相互碰撞粘结生长为大颗粒的絮凝过程。当投加量较多时，铝盐的各种水解产物包裹在水中胶体颗粒物表面，并通过这些水解物种连接胶体颗粒物形成较大的絮体，在絮体的沉降过程中卷扫水中其他胶体颗粒物后共同沉淀，即沉淀型絮凝。
当AS加入量为500mg/L时，AS的絮凝作用主要以吸附脱稳为主，使大部分胶体得到脱稳，脱稳后的胶体由于相互碰撞而得到聚合、絮凝。2.4 PAC、PFC、PAFS、PAFC絮凝效果的对比分别量取3份200mL竹浆中段水样于干净烧杯中，调节溶液pH值到6，分别加入0.1gPAC、PFS、PAFS絮凝剂，以150r/min转速搅拌10min，静置沉降20min，取上层清液，测定CODCr、浊度。所得结果见表6。

通过对比实验可以看出，单一型铝、铁高分子絮凝剂在对竹浆中段废水的处理效果相当，具体表现在对CODCr、浊度的去除率相差无几。而复合型絮凝剂则表现出了更为良好的絮凝效果，CODCr、浊度的去除率分别达到了80%、90%以上。
3.结语
(1)以PAC为絮凝剂，对水样处理进行了工艺参数优化试验，得出了实验最佳工艺条件：PAC最佳投加质量浓度为500mg/L，絮凝pH值为5.5～6，絮凝搅拌强度和作用时间分别为150r/min和10min，沉降时间为20min。
(2)通过试验，PAC的加入量是其絮凝效果的决定因素，而水质pH的变化也对絮凝效果的影响较大。
(3)通过PAC与AS絮凝实验的对比，聚铝PAC絮凝剂的性能要明显优于单分子铝AS。