聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水的效果比較

陳 凌

(嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物與環(huán)境分院，浙江嘉興，314036)

聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水的效果比較

陳 凌

(嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物與環(huán)境分院，浙江嘉興，314036)

用聚合氯化鋁 (PAC)和聚合氯化鐵 (PFC)對(duì)造紙廢水進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，通過(guò)它們?cè)诓煌琾H值和投加量的情況下，對(duì)廢水色度、CODCr的去除率進(jìn)行分析，以選擇最佳混凝劑及混凝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為8，混凝劑投加量為30 mg/L時(shí)，用PFC混凝劑處理造紙廢水比用PAC效果好且更經(jīng)濟(jì)，其脫色率達(dá)到90%，CODCr去除率可達(dá)43%。

造紙廢水;混凝;聚合氯化鋁;聚合氯化鐵

據(jù)近年統(tǒng)計(jì)資料表明，目前我國(guó)造紙業(yè)廢水排放量占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的15%左右;COD排放量占全國(guó)工業(yè)COD排放總量的1/3以上。造紙廢水的污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。由于造紙廢水中含有木質(zhì)素、纖維素等難降解物質(zhì)，色度高、微小膠體物質(zhì)含量高，適宜用混凝法進(jìn)行預(yù)處理或深度處理，因?yàn)榧垵{帶負(fù)電荷，一般選擇陽(yáng)離子型的高分子混凝劑，同時(shí)起壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、網(wǎng)捕等作用［1-2］，使廢水中的污染物質(zhì)脫穩(wěn)，并聚集成大的微絮體，從而從廢水中分離出來(lái)，沉淀效果好［3］。目前，限制混凝劑廣泛使用的主要原因是藥劑費(fèi)用和沉渣處理。而對(duì)于造紙廢水來(lái)說(shuō)，選用最多的混凝劑是聚合氯化鋁 (PAC)和聚合氯化鐵(PFC)，不但費(fèi)用低，而且PAC處理后的沉渣可回用作為造紙?jiān)希蚨哂休^高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值［4］;在PAC和PFC的投加量≤30 mg/L時(shí)，活性污泥不受影響，PFC對(duì)活性污泥的影響要小于PAC對(duì)活性污泥的影響［5］，這有利于后續(xù)活性污泥的處理。將這兩種無(wú)機(jī)高分子混凝劑處理造紙綜合廢水時(shí)的處理效果和條件進(jìn)行比較，從而為造紙廢水處理過(guò)程中混凝劑的選取提供依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)

1.1 方法

COD的測(cè)定：采用重鉻酸鉀法 (GB11914—89);色度的測(cè)定：采用鉑鈷比色法 (GB11903—89);脫色率：采用分光光度法，用721型分光光度計(jì)在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，脫色率 (%)由處理前后的吸光度計(jì)算：

式中：A0為處理前的吸光度;A為處理后的吸光度。

1.2 材料

1.2.1 實(shí)驗(yàn)廢水

取自嘉興市某造紙廠，包括制漿廢水、漂白廢水及紙機(jī)剩余白水等。廢水各項(xiàng)指標(biāo)為：SS 1865 mg/L，色度1200度，CODCr5236 mg/L，pH值7．5。

1.2.2 混凝劑

聚合氯化鋁(PAC)：固體，Al2O3含量(30±1)%，鹽基度45%～60%，配制成濃度1 mg/mL的溶液;聚合氯化鐵 (PFC)：固體，F(xiàn)eSO4含量 (31．5±1)%，鹽基度50%～63%，配制成濃度1 mg/mL的溶液。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器

721分光光度計(jì)、M227472型混凝實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)、JJY24PHB-5型便攜式酸度計(jì)、CP-11520-1型轉(zhuǎn)速表。

1.3 操作方法

取200 mL造紙廢水于燒杯中，定位在攪拌機(jī)上(注意葉片在水中的相對(duì)位置應(yīng)相同)，把試劑裝入試劑架的試管中，用H2SO4或NaOH調(diào)節(jié)pH值，開(kāi)動(dòng)攪拌器在高速 (120～200 r/min)下攪拌1 min，加入混凝劑，再攪拌1 min，低速 (20～40 r/min)下攪拌20 min，沉降15 min后在清液的1/2處取樣。測(cè)定上清液的CODCr和色度。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水 200 mL，調(diào)節(jié) pH 值為 5．0、6．0、7．0、8．0、9．0，分別投加 2、4、6、8、10 mL 的 PAC 混凝劑，進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，測(cè)上清液吸光度，計(jì)算脫色率，結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1表明，pH值在5～9范圍，當(dāng)投加量＜6 mL時(shí)，脫色率隨投加量的增加而上升;當(dāng)投加量＞6 mL時(shí)，脫色率隨投加量的增加反而減小。pH值為8時(shí)，脫色效果最好，投加量4～6 mL，脫色率變化不大，從經(jīng)濟(jì)角度考慮應(yīng)選4 mL。因此，用PAC混凝劑處理造紙廢水時(shí)，應(yīng)控制投加量為4 mL，pH值為8，脫色效果較好。

圖1 PAC混凝劑投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

2.2 PAC的投加量與CODCr去除率及pH值的關(guān)系

取 廢 水 200 mL，調(diào) 節(jié) pH 值 為 7．5、8．0、8．5，分別投加 2、4、6、8、10 mL的 PAC混凝劑，進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。測(cè)上清液CODCr，計(jì)算CODCr去除率，結(jié)果見(jiàn)圖2，圖2表明，當(dāng)pH值為8時(shí)，投加量為6 mL，CODCr去除率達(dá)到37%左右，再增加投加量，CODCr去除率反而下降;pH值在7．5～8．5，投加量＞8 mL時(shí)，CODCr去除率隨著投加量的增加反而降低。由此確定，在pH值為7．5、投加量為8 mL時(shí)，PAC混凝效果最佳，CODCr的去除率最高。

圖2 PAC混凝劑投加量與CODCr去除率及pH值的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)表明，在采用PAC混凝劑處理造紙廢水時(shí)，pH值為8，投加量為6 mL時(shí)，廢水處理效果較好，此時(shí)廢水脫色率可達(dá)78%，CODCr去除率可達(dá)37%。

2.3 PFC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水 200 mL，調(diào)節(jié) pH 值為 5．0、6．0、7．0、8．0、9．0，分別投加 2、4、6、8、10 mL 的 PFC 混凝劑，進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。測(cè)上清液的吸光度，計(jì)算其脫色率，結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3表明，pH值為5～9，投加量＜4 mL時(shí)，隨投加量增加，脫色率上升;當(dāng)投加量＞6 mL，隨著投加量增加，脫色率反而下降;pH值為8，投加量在4～6 mL時(shí)，上升趨勢(shì)緩慢。由此確定，用PFC混凝時(shí)，應(yīng)控制投加量為4 mL，pH值為8，脫色效果較好。

圖3 PFC混凝劑投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

2.4 PFC投加量與CODCr去除率及pH值的關(guān)系

取廢水 200 mL，調(diào)節(jié) pH 值為 7．5、8．0、8．5，分別投加2、4、6、8、10 mL的PFC混凝劑，進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。測(cè)上清液CODCr，計(jì)算CODCr去除率，結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4表明，PFC混凝劑投加量由0增加到8 mL，CODCr去除率總趨勢(shì)是上升的，投加量由6 mL增加到10 mL時(shí)，變化緩慢。由此確定，在pH值為8，投加量為6 mL左右較合適。

圖4 PFC混凝劑投加量與CODCr去除率及pH值的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)表明，在采用聚合氯化鐵混凝劑處理造紙廢水時(shí)，pH值為8，投加量為6 mL時(shí)，廢水處理效果較好，此時(shí)廢水脫色率可達(dá)90%，CODCr去除率可達(dá)43%。

2.5 兩種混凝劑綜合效果和經(jīng)濟(jì)分析

2.5.1 PAC和PFC混凝劑處理相同水樣效果的比較

從上述實(shí)驗(yàn)看出，在最佳條件下 (pH值和混凝劑的投加量?jī)烧叨枷嗤?，PFC對(duì)造紙廢水混凝處理后的色度和CODCr的去除率都比PAC要高。

2.5.2 PAC和PFC混凝劑的經(jīng)濟(jì)分析

本實(shí)驗(yàn)采用的兩種混凝劑的價(jià)格為：PAC混凝劑為1080元/t;PFC混凝劑為1050元/t，且混凝處理的最佳投藥量相同，所以采用PFC較經(jīng)濟(jì)。

2.6 混凝劑的作用機(jī)理

PAC和PFC溶液pH值較低，鋁離子和鐵離子以水合鋁、水合鐵絡(luò)合離子狀態(tài)存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡(luò)合離子就會(huì)發(fā)生配位水解反應(yīng)，生成各種羥基鋁離子、羥基鐵離子，最終將產(chǎn)生氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀物析出［6］。由于沉淀網(wǎng)捕機(jī)理，因此絮凝效果越來(lái)越好。當(dāng)pH值繼續(xù)升高時(shí)，氫氧化鋁沉淀又會(huì)溶解，使絮凝效果變差;如果pH值過(guò)低，配位水解反應(yīng)困難，絮凝效果較差;若pH值過(guò)高，氫氧化鋁沉淀會(huì)大量溶解，絮凝效果也會(huì)變差。

無(wú)機(jī)高分子混凝劑的凝聚機(jī)理與小分子有所不同，不僅與電荷作用有關(guān)，而且和其本身的長(zhǎng)鏈特性有密切的關(guān)系，這可用架橋機(jī)理來(lái)解釋。長(zhǎng)鏈的高分子一部分被吸附在膠體顆粒表面上，而另一部分則被吸附在另一膠體顆粒表面，并可能有更多的膠體顆粒吸附在一個(gè)高分子的長(zhǎng)鏈上，這好象架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來(lái)，從而容易發(fā)生絮聚。這種絮凝通常需要高分子混凝劑的濃度保持在較窄的范圍內(nèi)才能發(fā)生，如果濃度過(guò)高，膠體的顆粒表面吸附了大量的高分子物質(zhì)，就會(huì)在表面形成空間保護(hù)層，阻止了架橋結(jié)構(gòu)的形成，反而比較穩(wěn)定，使得絮凝不易發(fā)生，所以混凝劑的投加量具有一個(gè)最佳值，此時(shí)的混凝效果最好，超過(guò)此值時(shí)混凝效果會(huì)下降，若超過(guò)過(guò)多反而起到穩(wěn)定保護(hù)作用，不易凝聚，因而混凝效果也不好［7］。

3結(jié)論

3.1 影響造紙廢水混凝沉淀的主要條件有pH值、混凝劑種類以及混凝劑投加量。

3.2 使用聚合氯化鐵 (PFC)混凝劑，當(dāng)pH值為8，投加量為6 mL(即30 mg/L)時(shí)，造紙廢水的脫色率可達(dá)90%，CODCr去除率可達(dá)43%;采用聚合氯化鋁 (PAC)混凝劑處理造紙廢水，調(diào)節(jié)pH值為8，投加量為6 mL(即30 mg/L)時(shí)，廢水脫色率可達(dá)78%，CODCr去除率可達(dá)37%。

3.3 無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是處理效果上考慮，選擇PFC混凝劑比PAC更合適。

［1］ 黃 勝，劉根凡，李華飛，等．聚鋁和聚鐵在造紙廢水處理中的交互作用［J］．華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，32(3)：51．

［2］ 馬宇鋒，顧 玲．幾種無(wú)機(jī)高分子絮凝劑對(duì)造紙綜合廢水的處理［J］．中國(guó)造紙，2009，28(5)：34．

［3］ 胡 濤，陸梅芳．造紙廢水的治理研究［J］．工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31(10)：14．

［4］ 張志明．聚合氯化鋁對(duì)造紙廢水的混凝處理研究［J］．環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2007，26(4)：40．

［5］ 劉 華，張延青．聚合氯化鋁(PAC)和聚合氯化鐵(PFC)對(duì)活性污泥的影響［J］．工業(yè)安全與環(huán)保，2004，30(6)：16．

［6］ 鄭德庫(kù)，胥成龍．絮凝劑在造紙廢水處理中的應(yīng)用［J］．黑龍江造紙，2003(3)：29．

［7］ 隋智慧，劉安軍．復(fù)合混凝劑的制備及其對(duì)印染廢水的處理［J］．紡織學(xué)報(bào)，2007，28(11)：71．

(責(zé)任編輯：馬 忻)

Efficiency Comparison of Pulping and Papermaking Effluent Treatment by Using Polyaluminum Chloride and Polyferric Chloride

CHEN Ling
(Jiaxing Vocational Technical College Biological and Environmental Branch，Jiaxing，Zhejiang Province，314036)
(E-mail：chenlingjx@163．com)

The efficiencies of coagulation treatment of pulping and papermaking effluent by using PAC and PFC were compared．Influence of the factors such as the amount of coagulants and pH value on the flocculation effect was discussed．The optimum process conditions were obtained by analyzing the results of different coagulation in terms of the decoloration rate and the removal rate of CODCr，The experimental results showed that：When pH value is 8 and dosage of the coagulant is 30mg/L pulping and papermaking effluent treatment using PFC coagulant is more effective and less expensive than PAC，the resulting 90% decoloration rate and 43%removal rate of CODCr．

pulp and papermaking effluent;coagulation;PAC;PFC

X793

A

0254-508X(2011)03-0034-03

陳 凌女士，副教授;主要研究方向：工業(yè)廢水處理。

2010-11-03(修改稿)