PBS混凝剂处理造纸综合废水

    ２．４ 混凝实验 用 ＤＢＪ－６２１ 型定时变速搅拌机在１Ｌ 烧杯中进行实验。取 ５００ｍＬ 废水， 加入适量 ＰＢＳ，在转速为 ２８０ｒ／ｍｉｎ 下搅拌 ２ｍｉｎ， 使混凝剂充分分散。随后降低转速至 １２０ｒ／ｍｉｎ， 继续搅拌 ８ｍｉｎ； 再加入一定量（ 约 １５ｍｇ／Ｌ） 的 ＰＳＡ 絮凝剂， 以 １８０ｒ／ｍｉｎ 搅拌 １ｍｉｎ， 再调节转速为 ４０ｒ／ｍｉｎ 搅拌 ８ｍｉｎ， 静置２０ｍｉｎ 后取距液面 ２５ｍｍ 处的上清液分析水质。用标准重铬酸钾法测定 ＣＯＤ，用稀释倍数法测定色度。

    ３ 结果与讨论

    配合适量 ＰＳＡ 絮凝剂， 将酸处理得到的 ＰＢＳ 混凝剂对造纸废水进行处理， 结果如下。

    ３．１ 搅拌速度和搅拌时间对混凝效果的影响 搅拌的目的， 是帮助混合反应、凝聚过程。搅拌速度只有在适中的情况下，才能使混凝剂具有较好的混凝效果。搅拌速度慢，则搅拌不充分，不利于混凝剂的分散与絮团的形成；而搅拌速度过快，又会使已经形成的絮团破碎，这时混凝剂将从固相粒子表面脱落，显出新的空位， 在这些空位上又得吸附更多的混凝剂，显然，这也不利于混凝。在混凝剂添加过程中， 一般先用较快速度进行搅拌，使混凝剂与微粒能充分接触。一旦混凝作用产生，搅拌速度就应该降低， 避免破坏已形成的絮团。本实验采用快速搅拌与慢速搅拌相结合的方式，混凝效果好。

    搅拌时间过短，混凝作用不充分，搅拌时间过长，则已形成的絮体又被破碎，因而选择适宜的搅拌时间十分重要。本实验搅拌总时间选择在 ２０ｍｉｎ 左右。

    ３．２ ｐＨ 值对混凝效果的影响 在常温及混凝剂投加量为 ６０ｍｇ／Ｌ 的条件下， 用稀硫酸和稀氢氧化钠溶液调节废水的 ｐＨ 值， 考查 ｐＨ 值变化对混凝效果的影响， 结果见图 ３。图 ３ 表明： ｐＨ 值对混凝剂的混凝效果有很大的影响， 在 ｐＨ 值为 ６～９ 范围内， ＰＢＳ混凝剂有很好的混凝效果， ＣＯＤＣｒ 的去除率在 ８０％以上， 且在 ｐＨ 值为 ７．０ 时出现最大值， ＣＯＤＣｒ 的去除率达 ８５．２％。这是因为 ｐＨ 值不同， 混凝剂生成的水解产物不同， 吸附微粒以及压缩双电层及电中和作用不同， 因而混凝效果亦不同。

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　　３.３混凝剂用量对混凝效果的影响 在常温及ｐＨ值为７．０条件下，分别用 ＰＢＳ、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＦｅＣｌ３ 混凝剂处理实验水样。混凝剂用量与 ＣＯＤＣｒ 去除率的关系，示于图 ４。从图 ４ 可看出：ＰＢＳ混凝剂对废水的处理效果， 明显优于 Ａｌ２（ＳＯ４）３ 和 ＦｅＣｌ３ 两种混凝剂。随着混凝剂用量的增加，ＣＯＤＣｒ 去除率先是明显增加；当混凝剂的用量达 ５０ｍｇ／Ｌ 后， 其变化减慢， 且当混凝剂用量为60ｍｇ／Ｌ 时，ＣＯＤＣｒ去除率达到最大值；之后，随着混凝剂用量的增加，ＣＯＤＣｒ去除率又逐渐下降。这是因为混凝剂加入量少时，混凝不充分，混凝效果不好；而混凝剂用量过大时，废水中胶粒被过多的混凝剂所包围，会使胶粒表面饱和，失去同其他胶粒结合的机会，达到另一种稳定状态，不易凝聚，因而混凝效果也不好。

　　３．４ 不同混凝剂沉降性能比较 在常温、ｐＨ 值为７.０ 及混凝剂投加量为 ６０ｍｇ／Ｌ 的条件下， 按混凝沉降实验方法， 在 ５００ ｍＬ 废水中分别加入 ＰＢＳ、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＦｅＣｌ３ 三种混凝剂处理后， 倒入 ５００ ｍＬ 量筒中， 观察测量不同沉降时间的上清液高度， 结果见图５。２０ ｍｉｎ 后量取的清液和沉淀高度（ｍｍ）， 见表 ２。

 

　　由图 ５ 和表 ２ 可知， ＰＢＳ 混凝剂的沉降性能最好， 且加入 ＰＢＳ 混凝剂的水样较其它混凝剂所形成的絮体大而密实， 沉降速度快， １０～１２ ｍｉｎ 即可完成沉降。这主要是由于 ＰＢＳ 混凝剂中的未溶固体起了加重作用， 因而沉降加速， 且 ２０ｍｉｎ 后污泥的体积最小， 这是粉煤灰基混凝剂最突出的特点。

   

　　从表３可见，配合 ＰＳＡ絮凝剂，三种混凝剂对造纸废水都具有一定的处理效果。对 ＳＳ，三种混凝剂都有较好的处理效果， 这是由于粉煤灰基混凝剂与 Ａｌ２（ＳＯ４）３ 及 ＦｅＣｌ３ 的作用相同，都具有凝聚性能，在 ＰＳＡ 的作用下能产生基本相同的混凝效果。但对ＣＯＤＣｒ、色度等依靠吸附作用才能去除的组分，ＰＢＳ混凝剂的处理效果最好，其混凝效果优于 Ａｌ２（ＳＯ４）３及 ＦｅＣｌ３ 等传统混凝剂。这说明 ＰＢＳ 具有优良的吸附性能，其原因可结合表 １ 的结果加以说明，即由于原料中特别是铁泥中含有较多的 Ｃ，煤经高温后，因燃烧不完全，形成了一类孔隙比较发达的类似于活性炭结构的物质，具有很强的吸附作用，对于水中可吸附的物质处理效果明显。而 Ａｌ２（ＳＯ４）３ 和 ＦｅＣｌ３ 只是一般的混凝剂，主要起凝聚的作用，所以其处理效果不及粉煤灰混凝剂。

　　４ ＰＢＳ 混凝剂混凝机理探讨

　　废水中粒度在 ｌｎｍ-１μｍ 间的微粒属胶体颗粒，含有 １０３-１０４ 个原子的线型高分子物质也属胶体颗粒。就制浆造纸废水而言， 备料工段废水中微细原料粉末， 浆料洗选工段中高子有机物及细小纤维，漂白工段中大分子有色物质及细小悬浮颗粒， 抄纸工段中的细小浆料， 一般皆以胶体形态存在于废水中。胶体表面带负电荷。

　　ＰＢＳ 混凝剂是从粉煤灰和鼓风炉铁泥制得的复盐型无机混凝剂，主要成分为 Ｆｅ３＋、和 ＳＯ４ ，次 Ａｌ３＋    ２－要成分为 Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋ 和 Ｍｇ２＋， 其混凝机理分析如下。

　　４．１ 压缩双电层和静电中和作用 粉煤灰基混凝剂中由于含有大量 Ｆｅ３＋ 和 Ａｌ３＋ 离子，具有高价正电荷，能有效降低或消除水中悬浮胶粒的 Ｚｅｔａ 电位，使胶粒间排斥力降低， 胶粒易于脱稳和凝聚；且这些离子水解还可形成许多复杂的多核络合物， 随着缩聚反应的不断进行， 更有利于凝聚废水中悬浮的胶体杂质。

　　４．２ 吸附作用 这一作用由粉煤灰的多孔性及比表面积决定。粉煤灰本身具有多孔性，对废水中的有机物和颜色有吸附作用。经酸处理后的粉煤灰，表面状况有比较大的变化。从图 ６ 可见， 未经酸处理的粉煤灰颗粒，其表面比较光滑致密；而经酸处理后的粉煤灰，表面状况有较大的改变，其表面或微孔内变得更加粗糙，比表面积明显增大。所以，粉煤灰经酸在较高温度下浸提后，相当于表面被活化。根据废水处理的吸附理论，吸附剂的比表面积越大， 吸附效果越好。因此，活化后的粉煤灰对有机物的吸附能力更强。

　　４．３ 吸附架桥和网捕作用 由于 ＰＳＡ 中含有聚硅酸大分子， 同时也含有 Ｆｅ３＋ 和 Ａｌ３＋ 离子，具有较强的吸附架桥和网捕能力，能使难溶化合物及细小的颗粒从水中分离出来，这更加强化了吸附与混凝沉降的过程。

　　５ 结论

　　１． 在 ｐＨ 值为 ６～９ 范围内，ＰＢＳ 混凝剂对废水均有较好的处理效果。且 ｐＨ 值为 ７.０ 时处理效果最佳，ＣＯＤＣｒ去除率为 ８５．２％。

　　２．ＰＢＳ 混凝剂的投加量在某一值时 ＣＯＤＣｒ 去除率有一最大值，不宜过高或过低，最佳投加量为 ６０ｍｇ／Ｌ。

　　３．ＰＢＳ 混凝剂与絮凝剂 ＰＳＡ 配合使用， 能有效地降低造纸废水中的 ＳＳ、ＣＯＤＣｒ 及色度。在常温、ｐＨ值为 ７．０ 及混凝剂投加量为 ６０ｍｇ／Ｌ 的条件下，ＳＳ、ＣＯＤＣｒ和 色 度 的 去 除 率 分 别 为 ９２．４％ 、８５．２％ 和９１．６％， 其对废水的混凝沉降性能优于 Ａｌ２（ＳＯ４）３ 和ＦｅＣｌ３ 混凝剂。

    ４．ＰＢＳ 混凝剂的生产原料来源丰富， 制备工艺简单，生产成本低；将其用于废水处理属以废治废，且废水处理工艺简单， 因此费用低。采用本法处理造纸废水，不会产生二次污染。

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