復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)廢水資源化利用研究

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系，福建漳州363000 農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心，福建漳州363000 福建省精細(xì)化工應(yīng)用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，福建漳州363000)

軟飲料包裝即在市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)需冷藏的飲料包裝。每個(gè)利樂(lè)包的無(wú)菌紙包裝重量約為10g，其中紙、鋁箔和塑料的含量分別為7.5、0.5、2g。目前，利樂(lè)包的回收再利用主流技術(shù)是復(fù)合材料分離綜合利用技術(shù)，最終加工成再生紙漿、塑料等工業(yè)原料。復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中因用強(qiáng)堿溶解鋁箔會(huì)產(chǎn)生大量鋁塑分離廢水，內(nèi)含有高濃度的鋁(約9.863g/L)，且堿性極強(qiáng)(pH=14)，處理不當(dāng)或事故排放會(huì)造成水體的嚴(yán)重污染，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。目前，對(duì)復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高鋁強(qiáng)堿性廢水(High aluminum strong alkaline wastewater，HASAW)的治理多采用中和、沉淀等技術(shù)，主流處理工藝為：初次沉淀去除懸浮物，此時(shí)pH高達(dá)14，加酸調(diào)節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉淀，其清液再加堿調(diào)節(jié)pH至13～14再回用于生產(chǎn)，其缺點(diǎn)就是2次大量的酸、堿調(diào)節(jié)造成水處理成本偏高，企業(yè)生產(chǎn)成本加重。

物理法如砂濾器主要是對(duì)泥沙、膠體、懸浮物等進(jìn)行物理截留。因?yàn)槠錈o(wú)污染、價(jià)格低廉、運(yùn)行成本低，但實(shí)踐證明對(duì)鋁的去除效果很差。生物法對(duì)鋁的去除沒(méi)有效果?；瘜W(xué)法如吸附法、離子交換法對(duì)鋁的去除效果較好，膜處理效果也很好，但成本都很高。復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的HASAW的資源化未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。如何充分利用這些高濃度鋁，既可以減小其所含難降解污染物對(duì)環(huán)境的不利影響，又可以減少處理成本，甚至變廢為寶、資源化，是環(huán)境工作者與企業(yè)非常關(guān)注的課題[1～5]。

污水處理廠化學(xué)處理需要大量的絮凝劑如聚鐵或者聚鋁等來(lái)預(yù)處理、降低CODCr及進(jìn)一步化學(xué)除磷等，如果能將HASAW中的高濃度鋁無(wú)害化、資源化，以廢治廢，能極大促進(jìn)我國(guó)復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)工業(yè)的良性發(fā)展，開(kāi)辟?gòu)?fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)的HASAW治理全新途徑，為其它復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)企業(yè)的污水治理提供借鑒。該研究在國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，樹立以廢治廢理念，以實(shí)際工業(yè)廢水為試驗(yàn)水質(zhì)，考察了復(fù)合包裝廢棄物綜合利用生產(chǎn)的HASAW作為污水處理廠的絮凝劑對(duì)抗生素工業(yè)廢水的處理效果。

1 材料與方法

1.1 材料

高鋁強(qiáng)堿性廢水來(lái)源于某復(fù)合包裝廢棄物綜合利用企業(yè)造粒工段產(chǎn)生的HASAW。

試驗(yàn)所用廢水水樣取自某工業(yè)區(qū)集中區(qū)污水處理廠初沉池出水和MSBR池出水。該污水廠采用“初沉調(diào)節(jié)+厭氧水解+MSBR+臭氧氧化+絮凝沉淀+曝氣生物濾池”復(fù)合工藝處理該園區(qū)內(nèi)極難生物降解的抗生素廢水，廢水特點(diǎn)為成分復(fù)雜、色度高、含多種抑制物質(zhì)、生物毒性大[6～11]。

水質(zhì)分析儀器主要有BAS224S型萬(wàn)分之一分析電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司) 、KT370型可調(diào)速攪拌機(jī)(啟東市匯龍混合設(shè)備有限公司) 、上海精宏DHG-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海右一儀器有限公司) 、pH計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司) 、Uvmini1240紫外分光光度計(jì)(島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司)、科迪博9012型COD恒溫加熱器(青島科迪博電子科技有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

將HASAW作為絮凝劑添加到不同的廢水水樣里，考察不同的絮凝劑添加量、不同初始濃度和不同初始pH對(duì)處理效果的影響，測(cè)定前后廢水水樣的CODCr和總磷含量(TP)變化，對(duì)比聚鋁(Poly Aluminium Chloride，PAC)絮凝試驗(yàn)，分析HASAW的絮凝沉淀效果。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法

水質(zhì)指標(biāo)分析項(xiàng)目及檢測(cè)方法如表1所示。

表1 水質(zhì)指標(biāo)分析項(xiàng)目及方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同絮凝劑對(duì)MSBR池出水的處理效果

2.1.1 HASAW作絮凝劑

取MSBR池出水500mL作為水樣，以不同添加量的HASAW作為絮凝劑進(jìn)行處理，結(jié)果如圖1所示。

從圖1來(lái)看，隨著HASAW絮凝劑用量的增加，CODCr、TP也隨著下降，CODCr和TP去除效果非常明顯，當(dāng)絮凝劑的用量達(dá)到0.8mL時(shí)，CODCr去除效果最佳，當(dāng)絮凝劑用量達(dá)到1.6mL時(shí)，TP去除效果最佳。但是，隨著絮凝劑用量的繼續(xù)增加，CODCr、TP處理效率也隨著下降。綜合考慮，每500mL MSBR池出水添加絮凝劑用量0.8mL能獲得最佳絮凝效果，此時(shí)，CODCr去除率為23.3%，TP去除率為74.5%，pH為8.3，且去除效果表現(xiàn)為TP>CODCr。

最佳條件下用HASAW作絮凝劑處理后的水樣，CODCr、TP均能符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(CODCr≤100mg/L、TP≤0.5mg/L)。

2.1.2 PAC作絮凝劑

取同樣的MSBR池出水500mL作為水樣，以不同添加量的PAC作為絮凝劑進(jìn)行處理，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著PAC用量的增加，CODCr、TP也隨著下降，當(dāng)PAC的用量為0.4mL，CODCr去除效果最佳，之后CODCr去除效果下降，可見(jiàn)每500mL MSBR池出水添加PAC 0.4mL能獲得最佳絮凝效果，此時(shí)CODCr去除率為25.0%。TP的去除呈現(xiàn)與CODCr相似的趨勢(shì)，當(dāng)PAC的用量為0.3mL，能獲得最佳除磷效果，此時(shí)TP去除率為75.8%。去除效果表現(xiàn)為TP>CODCr。綜合考慮，每500mL MSBR池出水添加絮凝劑用量0.4mL能獲得最佳絮凝效果，此時(shí)CODCr去除率為25.0%，TP去除率為75.8%。

圖1 不同HASAW添加量下的MSBR池出水處理效果 圖2 不同PAC用量下MSBR池出水的處理效果

2.1.3 HASAW與PAC絮凝效果對(duì)比

表2 不同絮凝劑處理效率對(duì)比

對(duì)比2種絮凝劑絮凝效果，以分別在500mL MSBR池出水水樣中添加0.4mL的PAC和0.8mL的HASAW作為絮凝劑進(jìn)行處理效果最佳，結(jié)果詳見(jiàn)表2。

由表2可知，對(duì)比CODCr和TP的絮凝處理效果，可見(jiàn)HASAW和PAC一樣有著很好的絮凝作用，PAC略優(yōu)于HASAW。

圖3 不同HASAW添加量下的初沉池出水處理效果

圖4 不同pH下HASAW的絮凝效果

2.2 HASAW作絮凝劑對(duì)初沉池出水的處理效果

取初沉池出水500mL作為水樣，以HASAW作為絮凝劑進(jìn)行處理，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可知，隨著HASAW添加量的增加，CODCr、TP呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)。當(dāng)HASAW添加量達(dá)到12.0mL，CODCr去除效果最佳，之后隨著HASAW添加量的增加，CODCr去除效率也隨著下降；當(dāng)HASAW添加量達(dá)到8.0mL，TP去除效果最佳，之后去除效果也變差。綜合考慮，每500mL初沉池出水添加HASAW 12.0mL能獲得最佳絮凝效果，此時(shí)CODCr去除率為45.5%，TP去除率為77.8%，pH為8.6，且兩者去除率均高于MSBR池出水。

2.3 不同pH對(duì)HASAW絮凝效果的影響

從上述試驗(yàn)可知，HASAW可以作為污水處理的絮凝劑，且能取得很好的處理效果，但也發(fā)現(xiàn)處理后水樣的pH雖呈中性，pH為8.3～8.7，能達(dá)標(biāo)排放但偏高。因此，取MSBR池出水500mL試驗(yàn)后再加酸調(diào)節(jié)pH至6、6.5、7、7.5、8、8.5、9，進(jìn)一步考察不同pH對(duì)HASAW絮凝效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可知，溶液pH對(duì)絮凝效果的影響較大，隨著pH的升高，CODCr、TP呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)。最佳pH為8, 此時(shí)CODCr去除率為29.3%，TP去除率為75.8%。

3 結(jié)論與討論

1)HASAW可以作為污水處理的絮凝劑，可以代替PAC。每500mL MSBR池出水添加HASAW 0.8mL能獲得最佳絮凝效果；每500mL初沉池出水添加HASAW 12.0mL能獲得最佳絮凝效果，且去除效果均表現(xiàn)為TP>CODCr。這是因?yàn)樯倭康腍ASAW和污水處理廠MSBR池出水的水樣混合后堿性大大減弱，成為弱堿性甚至中性，在攪拌作用下，形成Al(OH)3膠體等，因吸附架橋作用和重力沉降作用，有效去除CODCr和TP。加入量較少時(shí)，不能很好地使膠體脫穩(wěn)，不足以將膠粒架橋聯(lián)接起來(lái)，導(dǎo)致形成的絮體不夠多、不夠大，不能起到良好的吸附和卷掃作用，絮凝效果不夠理想。加入量偏多，則會(huì)使膠粒的吸附面均被無(wú)機(jī)PAC高分子覆蓋，兩膠?？拷鼤r(shí)，就會(huì)受到高分子之間的相互排斥而不能聚集，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，使絮凝效果變差，甚至重新穩(wěn)定，即“再穩(wěn)”[12，13]。

3)HASAW作為水處理的絮凝劑不僅可以在污水處理的前端使用，也可以在污水處理的末端使用,完全可以變廢為寶、實(shí)現(xiàn)資源化利用，在水處理領(lǐng)域中將具有極其廣闊的應(yīng)用前景。