PAC和PAM 复合絮凝剂在洗涤剂废水处理中的应用研究

Posted 2023-01-13 絮凝

篇首语：学乃身之宝，儒为席上珍。君看为宰相，必用读书人。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了PAC和PAM 复合絮凝剂在洗涤剂废水处理中的应用研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

相加培，刘金荣
(山东省沂水县圈里初级中学，山东沂水276413)
1前言
洗涤剂生产废水具有成份复杂、废水中CODcr和LAS成分含量高且难以直接生物降解、废水的pH值较低等特点，同时废水中的洗涤剂成份达到一定浓度时会影响废水处理的曝气、沉淀、污泥消化等过程，在实际废水处理过程中常采用絮凝剂解决高浓度LAS难于生物降解的问题，因此在絮凝处理中研究絮凝剂种类的选择、用量及其影响因素等具有重要的现实意义。
2实验设计
实验目的：为了确定废水处理试验系统的絮凝处理操作参数，对该洗涤剂厂的生产废水进行絮凝实验研究，确定絮凝处理的最佳操作条件，如絮凝剂种类、絮凝剂用量、pH值和搅拌条件等。
2.1废水来源和水质
本实验的废水来源于山东沂水县某洗涤剂生产厂，该废水主要包括：洗涤剂生产原料洗涤水、生产过程废水、各种容器的洗涤水和一些生活污水等。该洗涤剂生产厂的产品主要有厨房砖地洗洁剂、洗碗洗洁剂、洗碗清洁助剂、漂白剂、洗洁净等，其中厨房砖地洗洁剂内含刺激性酸性活性剂成分；洗碗洗洁剂、洗碗清洁助剂是酸性的或者强酸性的，且有强腐蚀性；漂白剂是白色粉状的有机漂白剂；洗洁净是油状液体，主要成份是表面活性剂与香料。在工程现场采用絮凝法和生物法组合工艺处理系统对该废水进行中试试验。
2.2实验器材
絮凝实验用烧杯在多联动变速搅拌机上进行，实验所用废水直接取自上述洗涤剂生产厂。实验仪器包括JJ-3六连电动搅拌器、pHS一3C型精密pH计、MS-1微波消解COD测定仪、721B型分光光度计和烧杯等。
2.3实验用药品
聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、苛性钠(NaOH)溶液、稀硫酸溶液、氯化铁、硫酸亚铁和明矾等。
2.4实验方法和实验条件在6～8个烧杯中，加入200ml水样，分别加入一定量的絮凝剂、助凝剂，用苛性钠溶液或稀硫酸溶液调节pH值，搅拌一定时间后，静置沉淀，取上清液测CODcr值。实验时搅拌速度60r/min，搅拌时间30rain，沉淀时间30min。水质测定按《水和废水监测分析方法》中规定的标准方法进行，其中CODc，的测定采用微波消解重铬酸钾法。
3实验结果与讨论
3.1絮凝剂种类的选择
絮凝剂的种类关系到生产成本和处理效率，需要确定价格低廉、易得、使用方便的絮凝剂。这里，选用常用的几种絮凝剂：硫酸亚铁、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、明矾等对洗涤剂生产废水进行絮凝实验研究。根据实验方法，向水样中加入定量药剂，固定水样的pH值为7.0，实验结果见下表。原水的CODcr为4480mg/l。

实验表明，在同样的实验条件下，PAC的效果最好，氯化铁次之，两者的矾花形成迅速，分层明显，但氯化铁不能很好地解决色度问题，用氯化铁处理后，经沉淀后所取上清液有色度。另外，从经济性分析，目前市场上工业用的PAC价格约为l000-1200元/吨，而氯化铁一般为2400～3900元，由此可知采用PAC更为经济有效。根据使用量分析，每吨废水使用的PAC费用1.5～1.8元。因此选用PAC作为该废水处理试验系统的絮凝剂确实可行。
3.2絮凝剂PAC用量
絮凝剂的用量是否合理关系到沉淀是否彻底、处理是否更有效及生产成本是否更低，因此需要对此进行实验以准确确定其用量。实验所用废水的CODc为4480mg/L，根据实验方法，在实验过程中固定PAM的加入量为10mg/L，pH值为7.0，仅改变絮凝剂PAC的用量。考察絮凝剂PAC用量对CODcr去除率的影响，实验结果见图1。

图1表明，废水的CODc～去除率先随着絮凝剂PAC加入量的增加而上升，当絮凝剂PAC的用量在1.5g/L左右时，废水中CODcr去除率最高，达到81%以上；而当絮凝剂加入量超过1.5g/L时，CODcr去除率开始下降。因为絮凝剂PAC加入量不足时，絮凝处理不充分，并且絮凝剂PAC水解时产生的H较多，导致废水的pH值降低，改变了絮凝反应条件，抑制了絮凝剂PAC同废水的结合和反应，降低了废水处理效率；而絮凝剂PAC用量过大时，废水中微粒被过多的絮凝剂所包围，失去同其它的微粒结合的机会，因而不易凝聚，同时此时水解产生较多的OH-，导致废水的pH值增大，改变了絮凝反应条件，降低了处理效率。
3.3助凝剂PAM用量
按实验方法，固定絮凝剂PAC的用量不变，同时使pH值为7.0，仅改变PAM用量，研究PAM投加量对CODcr，去除率的影响。实验结果见图2。

图2表明PAM的投加量在一定程度上有利于CODcr的去除，它能促进絮体的形成，提高沉降速度，改变沉降性能。实验发现，加入PAM作助凝剂后废水的CODcr去除率明显提高，这是因为加入助凝剂后，改善了絮凝反应环境，促进了絮凝剂PAC与废水中胶体颗粒的反应，使得CODcr去除率提高；随着PAM投加量的增加，上清液中颗粒明显减少，沉淀时间明显缩短，在用量为10mg/L时，CODcr去除率最高，达到81%以上。但PAM用量不能太大。因为PAM溶于术且为有机物，过量后使废水的CODcr值增加。
3.4pH值的影响
保持絮凝剂PAC和助凝剂PAM用量不变，按照实验方法用苛性钠溶液或稀硫酸调节pH值，观察pH值对CODcr去除率的影响，实验结果见图3。

图3表明，pH值对CODcr的去除有较大的影响；随着pH值的增大，CODcr去除率提高，当pH值在6～8之间时絮凝效果较好，在pH值等于7时CODcr去除率出现最高值，达到81%以上，当pH值超过8.0后，CODcr去除率反而迅速降低。这是因为当pH值较小时，PAC易与H形成络合物或者硫酸铝等物质，当pH值较大时，PAC易与OH一形成氢氧化铝等物质，使得PAC不易与污染物结合，阻碍了絮凝反应的顺利进行，极大地降低了处理效率。
3.5搅拌速度的影响
3.6搅拌时间的影响
按照实验方法，取最佳的实验条件，即絮凝剂加入量为1.5g/L，助凝剂的；1.5g/L.量为10mg/L，pH值固定为7.0，搅拌速度为60r/min，仅改变絮凝反应的搅拌时间，观察搅拌时间对CODcr去除率的影响，实验结果见图5。

图5表明，随着搅拌时间的延长，CODcr去除率逐渐提高，当搅拌时间为30min时效果最佳，搅拌时间超过30min后，CODcr去除率逐渐降低。这是因为搅拌时间过短，絮凝药剂和废水不能充分地混合，絮体生长的时间亦不足，絮体与废水中污染物的接触作用时间也不足，被絮体吸附的污染物量较少，因此絮凝不充分，反应速度较慢；而搅拌时间过长，则会使已经形成的絮体又被打碎，不能较好地形成矾花而沉降。
3.7沉淀时间的影响
按照实验方法，取最佳的实验条件，即絮凝剂加入量为1.5g/L，助凝剂的加入量为10mg/L，pH值固定为7.0，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为30min，仅改变絮凝反应的沉淀时间，观察沉淀时间对CODcr去除率的影响，结果见图6。

从图6可看出，随沉淀时间的增加，CODcr去除率越高，絮凝处理效果越好。沉淀15～30min时间段内的絮凝处理效果的曲线斜率比沉淀0～15min的絮凝处理效果曲线斜率明显变小，沉淀35min比沉淀30min絮凝处理效果提高很小，即当沉淀时间达到30min时，再延长沉淀时间对絮凝处理效果贡献不大，故本试验系统选择絮凝反应的沉淀时间为30min。