不同混凝劑對印染廢水的脫色效果的研究

林榮斌，鄭離妮，陳靜華，王 堅

1.廣州市賽特檢測有限公司，廣東廣州 510650

2.廣州市京水水務有限公司，廣東廣州 510385

對印染廢水進行處理是整個印染行業(yè)在發(fā)展的必經(jīng)之路，由于印染廢水有機物含量高、成分復雜、色度深、水質(zhì)變化大而成為業(yè)界內(nèi)公認的難處理的工業(yè)廢水之一。而且隨著科技的發(fā)展，各種新型染料以及助劑的應用，更加增加了印染廢水的處理難度。目前國內(nèi)外對印染水進行脫色的技術(shù)很多，有混凝脫色，臭氧脫色，膜過濾脫色等等，但是在實際的應用中，混凝脫色由于其成本較低，經(jīng)濟性高，被大多數(shù)印染廠的廣泛使用。

1 染料的分類

染料的混凝脫色效果與其在水中的存在狀態(tài)密切相關(guān)，而染料在水中的存在狀態(tài)取決于其分子結(jié)構(gòu)及物理化學特性。染料在印染廢水中有三種存在形式：溶解態(tài)、膠體態(tài)及懸浮態(tài)。根據(jù)染料分子的結(jié)構(gòu)以及在在中的存在狀態(tài)，將染料分子進行分類，可分為弱酸性染料、還原性染料、分散性染料、直接染料、活性染料和中性染料。其中，還原性染料和分散性染料溶解度低，在水中以懸浮物存在，容易用混凝方法去除。而中性染料和活性染料，由于溶解度高，在水中以溶液的形式存在，極難用常規(guī)的混凝方法去除。

2 不同混凝劑的脫色效果比較試驗

在化驗室，我們分別量取300mL水樣于燒杯中，用濃硫酸調(diào)節(jié)pH在10左右，分別投加一定量的硫酸亞鐵、硫酸鋁和堿式氯化鋁，攪拌均勻，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=8～9，靜沉30min后取上清液進行色度和COD檢測，檢測結(jié)果如表1所示。（注：色度檢測方法為鉑鈷標準比色法，COD檢測方法為重鉻酸鉀氧化法。）

原水樣水質(zhì)為色度：2000度，COD：720mg/L。

3 不同混凝劑的脫色效果分析

從上表中可以看出，無論是鐵鹽還是鋁鹽，在隨著其藥劑投加量的增加，其色度和COD的去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。分析其原因，一方面隨著藥劑量的加大，混凝劑離子有效的中和了水中染料分子間的電荷，使得染料分子互相聚合而沉淀。另外，加藥量的增大，混凝劑離子間的吸附架橋能力增強，產(chǎn)生的絮體表面積大，可以更高效的網(wǎng)捕水中的不溶性染料顆粒，從而有效的降低水中的色度。混凝劑的吸附電中和作用和網(wǎng)捕作用是相輔相成的。只有通過電中和，才可能促進染料分子間的聚合，增大染料分子體積，使其成為非溶性染料顆粒，為網(wǎng)捕提供可能；而同時只有通過網(wǎng)捕作用，才能有效的降低水中懸浮的非溶解性染料顆粒，促進了電中和作用的進行。

但是隨著藥劑投加量的增加，混凝劑帶入的電量超過了染料分子的負電荷量，過量的混凝劑離子吸附在絮凝體上，使得絮凝體出現(xiàn)脫穩(wěn)，同時過量的混凝劑離子與絮凝體上的離子相互爭奪，導致色度去除率下降。另外，過量藥劑的加入，過量的Fe2+易轉(zhuǎn)化成Fe3+，直接導致出水色度以及COD上升。

另外，對比色度和COD的去除率，可以發(fā)現(xiàn)，COD去除率不及色度去除率（COD去除率最高為31%，色度去除率最高為95%），這是因為一方面是由于活性染料和中性染料的溶解度較高，混凝劑對其去除率較差。另一方面，混凝劑帶入的離子的殘留，導致處理后水質(zhì)COD仍較高。

從沉降速度上看，投加硫酸亞鐵的水樣，其絮凝體沉降速度最快，沉降時間最短（約15min），投加硫酸鋁和堿式氯化鋁的水樣則需要較長的沉降時間（約30min）。這個主要是因為鐵鹽分子量較大，其形成的絮體重量較大，在水中比鋁鹽絮體更容易沉降下來。

4 結(jié)論與建議

鐵鹽和鋁鹽是目前最為廣泛應用的無機混凝劑，從化驗室的燒杯試驗中可以看出，鋁鹽在脫色作用上略優(yōu)于鐵鹽，色度的去除率可達到95%。但在工程應用上時，仍存在值得深思的地方。

4.1 嚴格控制pH值

pH值要求高一直是無機混凝劑一大弱點，只有在適合的pH值下，混凝劑才能發(fā)揮出最好的還原，吸附架橋作用，目前用的較多的是硫酸亞鐵，其最優(yōu)的反應pH在8～10之間，過低或過高的pH都將降低其對色度的去除率。而且鐵鹽絮體在pH>7的時候易發(fā)生解吸的現(xiàn)象，導致出水水質(zhì)色度上升。在條件許可的情況下，可以在反應區(qū)前端增加在線pH檢測儀，檢測反應區(qū)污水的pH值。

4.2 控制配藥濃度

任何物質(zhì)都存在一個溶解度。配藥濃度高于藥劑的溶解度時，過量的藥劑將會在溶解槽中沉淀而造成藥劑的浪費。另外，混凝劑的脫色作用是通過溶解于水中的離子進行反應的，因此未溶解的混凝劑干粉對廢水的脫色作用較差。硫酸亞鐵在20℃、30℃、40℃的溶解度分別為26.5%、32.9%、40.2%。而實際操作中發(fā)現(xiàn)，實際工業(yè)用鐵鹽的溶解度相對較高，這主要是由于工業(yè)用鐵鹽純度較低，雜質(zhì)的帶入增加了鐵鹽的溶解度。

4.3 鐵鋁鹽聯(lián)用

鐵鹽有著價格便宜，絮體易沉降的優(yōu)點，但是同時也有著殘余離子對出水色度的影響。而鋁鹽有著無后續(xù)色度影響的優(yōu)點，但其產(chǎn)生的絮體難沉降。所以，綜合這兩種混凝劑的優(yōu)點，可以考慮同時啟用兩種混凝劑，一方面減少鐵鹽的用量，降低其對出水色度的影響，另一方面，通過增加鋁鹽混凝劑，保證了混凝劑的網(wǎng)捕吸附作用，同時由于產(chǎn)生的是鋁鹽和鐵鹽的混合絮體，也保證了良好的沉降效果。廣州市自來水公司在2001年采用鐵鹽和鋁鹽聯(lián)用凈水的試驗。試驗結(jié)果表明在受嚴重工業(yè)、生活污染的珠江原水的水質(zhì)條件下，采用鐵鋁鹽混凝劑聯(lián)用的凈水效果比單用任何一種混凝劑處理的凈水效果好[3]。

[1]賀啟環(huán)，張勇，方華.處理印染廢水的復合混凝劑研究進展，工業(yè)處理，2002，22(4)：1-4.

[2]郭建平，王繼徽.鋁鹽混凝劑的研究及應用進展，2002.

[3]梁偉杰，聚合硫酸鐵和鋁鹽混凝劑聯(lián)用的凈水效果，中國供水衛(wèi)生，2001.