皮革廢水處理中絮凝沉降工藝的改進(jìn)與應(yīng)用

張少謙

（河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 450007）

1 皮革行業(yè)在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用

皮革的年產(chǎn)值超過100 億元，但也會(huì)在皮革加工過程中發(fā)生。產(chǎn)生大量廢水，排放量高達(dá)7,000萬(wàn)噸（a-12）。皮革廢水的水質(zhì)波動(dòng)很大，具有良好的生物降解性和懸浮物，高鹽含量，高pH，復(fù)雜成分等。都是嚴(yán)重的污染更難處理的工業(yè)廢水。近年來(lái)，由于皮革廢水處理率低，污染率低，放電達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，甚至可能損害人類健康。因此，提高皮革廢水處理的達(dá)標(biāo)率是至關(guān)重要的。由于pH 值對(duì)絮凝效果的影響很大，因此本研究中的制革廠在調(diào)節(jié)罐中調(diào)節(jié)了絮凝過程，將電鍍廠的殘留酸添加到控制罐中?？刂苝H 值。（鑒于廢水處理系統(tǒng)下游的硝化過程將進(jìn)一步降低堿度，pH 值將進(jìn)一步降低，低分子量有機(jī)化合物將被快速吸附。

硅藻土的沉降作用它比活性炭好得多。活性炭硅藻土對(duì)沉降效果的影響隨曝氣時(shí)間的變化而變化，這是由于硅藻土和活性炭的吸附機(jī)理不同而引起的。大量的硅烷醇基團(tuán)分布在硅藻土的表面和孔的內(nèi)表面上，并且H +在水溶液中解離，使得顆粒表面顯示出負(fù)電。活性污泥中的細(xì)菌膠束表面帶負(fù)電。

因此，當(dāng)首次添加硅藻土?xí)r，硅藻土和細(xì)菌膠束被均勻地反彈。只有用硅藻土中和的有機(jī)顆粒帶正電，多孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積才能有效地發(fā)揮其吸附作用，并發(fā)生細(xì)菌膠束的吸附，聚集和沉淀。必須中和硅藻土表面上的負(fù)電荷，因此添加后效果緩慢?；旌喜煌w積的研究系統(tǒng)對(duì)硅藻土（本文中為3 L 和100 L 系統(tǒng)）的影響也不同。結(jié)果，需要另一個(gè)時(shí)間來(lái)獲得更好的結(jié)算結(jié)果。

另外，硅藻土表面上的帶負(fù)電荷的顆粒被水中的帶正電荷的顆粒中和后，整個(gè)系統(tǒng)的平衡被破壞，穩(wěn)定性受到損害，內(nèi)聚和凝聚被破壞。同時(shí)，硅藻土比活性炭更稠密并吸收飽和硅。在沉淀過程中，藻類聚集體較重，更容易對(duì)浮力以及細(xì)菌和膠束之間的作用力作出反應(yīng)，使泥漿快速沉降。

由于活性炭和硅藻土的吸附特性不同，制革廠作為研究對(duì)象，調(diào)整了好氧池前的二次沉淀池：中污泥膨脹的應(yīng)急處理程序。粉狀活性炭以相同的比例添加到需氧水箱的末端。采用該方法后，數(shù)小時(shí)內(nèi)二次沉淀池出水污泥含量明顯降低，出水化學(xué)需氧量達(dá)標(biāo)，出水后1 周內(nèi)無(wú)污泥。泥土膨脹。

2 絮凝和沉淀是常規(guī)的操作單位

以絮凝沉淀技術(shù)控制藻類和皮革廢水的處理為例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常明顯。在絮凝和消除藻類的過程中，不論銅綠微囊藻DS 還是野生的銅綠微囊藻，最終pH 均為7.0～73絮凝效果最好。當(dāng)終點(diǎn)的pH 值大于73 時(shí)，絮凝效果明顯變差。通過絮凝終點(diǎn)的pH 值來(lái)確定。在皮革廢水的絮凝過程中，藻類液體的pH 和絮凝劑的pH 不會(huì)改變。在改變廢水的pH 值的情況下，無(wú)論P(yáng)AM 或PAFC 的量增加，絮凝和沉淀后上清液的COD 去除率都不會(huì)顯著增加；但是，當(dāng)廢水的pH 值更改為7.0 時(shí)，低劑量的PAM 和PAFC 可以顯著加快CODG 的去除速度。

在污水處理廠實(shí)際調(diào)節(jié)水箱的pH 值后，獲得了極好的絮凝和沉淀效果。在控制終點(diǎn)的pH 值以實(shí)現(xiàn)有效絮凝的前提下，可以適當(dāng)增加絮凝劑中粘土的含量或密度以有效地絮凝。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的銅綠微囊藻，如果在絮凝后無(wú)法實(shí)現(xiàn)沉淀，則可以增加絮凝劑中的高嶺土含量以實(shí)現(xiàn)沉淀。對(duì)于野生藍(lán)細(xì)菌，需要更高密度的cher 石來(lái)代替聚集的高嶺土?；钚蕴亢凸柙逋炼伎梢源龠M(jìn)皮革廢水中活性污泥的沉淀?；钚蕴抗ぷ魉俣群芸欤Ч械?。

3 絮凝技術(shù)

絮凝技術(shù)是一項(xiàng)重要的固液分離技術(shù)。作為水處理，化學(xué)工業(yè)，利潤(rùn)和其他行業(yè)中的關(guān)鍵分離過程，它具有悠久的歷史。特別是在水處理過程中，絮凝技術(shù)不僅單獨(dú)用作澄清劑。該過程還可以與其他過程（例如預(yù)處理或高級(jí)處理單元）組合。在淡水湖泊和河流富營(yíng)養(yǎng)化和頻繁開花的情況下，許多研究人員還使用絮凝和沉淀技術(shù)來(lái)管理藻類。

3.1 絮凝的分類和絮凝機(jī)理

有許多種絮凝劑。通常，它們分為三類：無(wú)機(jī)絮凝劑，有機(jī)絮凝劑和生物絮凝劑。

3.2 無(wú)機(jī)混凝劑

它由低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑和高分子量無(wú)機(jī)絮凝劑組成。在處理，污水中的活性污泥和地下水排放方面具有悠久的應(yīng)用歷史。金屬鹽絮凝劑經(jīng)濟(jì)且易于使用，但是在將低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑應(yīng)用于水處理項(xiàng)目時(shí)存在一系列問題。例如，應(yīng)用范圍小，數(shù)量大，腐蝕大，聚集效率低。在1960 年代后期，無(wú)機(jī)聚合物（PF）絮凝劑的快速發(fā)展及其高效，無(wú)毒，廣泛應(yīng)用和低成本的趨勢(shì)，禁止使用低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑?，F(xiàn)有絮凝劑的狀態(tài)和快速發(fā)展。無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑根據(jù)不同的電荷分為33,360個(gè)陽(yáng)離子，陰離子和化合物。在無(wú)機(jī)高分子絮凝劑中，PAC（聚氯化鋁）是一種較早發(fā)展的陽(yáng)離子絮凝劑，因此技術(shù)成熟，市場(chǎng)銷量最大。近來(lái)，聚硫酸鋁和聚鐵由于其快速的凝結(jié)速度，密集的凝結(jié)，快速的沉淀和廣泛的應(yīng)用而引起了廣泛的關(guān)注。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，陽(yáng)離子絮凝劑用量低，適應(yīng)性廣，效率高。聚合硅酸和活化硅酸是相對(duì)代表性的陰離子絮凝劑，它們的作用機(jī)理已經(jīng)成熟。這主要是由于絮凝劑中的陰離子基團(tuán)與顆粒表面之間存在氫鍵，范德華力效應(yīng)引起吸附。橋接捕獲和停滯的懸浮固體，但未發(fā)生電中和。

復(fù)合無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑具有許多成分，但鐵鹽，鋁鹽和硅酸鹽仍然占主導(dǎo)地位。絮凝后，形成可以很好聚集的高度聚合的羥基化無(wú)機(jī)聚合物形式。聚鋁，聚鐵，多活性硅膠，聚硅酸鋁硫酸鹽，聚合物硅酸鹽等是比較好的復(fù)合無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑，在實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)異的絮凝效果。

3.3 無(wú)機(jī)混凝劑的作用機(jī)理

將無(wú)機(jī)絮凝劑添加到水中后，會(huì)發(fā)生非常復(fù)雜的絮凝過程。在系統(tǒng)，化學(xué)和動(dòng)力學(xué)中，懸浮物會(huì)影響該過程。它還會(huì)影響凝血結(jié)果。絮凝劑以多種方式影響顆粒在水中的穩(wěn)定性。①壓縮雙電層的厚度并提供抗衡離子以降低電勢(shì)。②絮凝劑的各種可溶性離子與顆粒表面具有特征性的化學(xué)相互作用，因此顆粒的表面電荷被中和。③水解的金屬鹽產(chǎn)生沉淀，其功能是掃網(wǎng)以捕獲沉淀中的顆粒。

3.4 有機(jī)聚合物混凝劑

主要有兩種類型：合成高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑的濃度低于無(wú)機(jī)絮凝劑的濃度，pH 值低，對(duì)環(huán)境的影響小，污泥小，處理效果更好。

3.5 合成高分子混凝劑

對(duì)有機(jī)聚合物絮凝劑的深入研究已導(dǎo)致合成有機(jī)聚合物絮凝劑的快速發(fā)展。通常，水溶性聚合物和合成聚合物的絮凝劑是相對(duì)重要的物種，它們的相對(duì)分子質(zhì)量為103-107。這些長(zhǎng)鏈聚合物通常在其中具有幾個(gè)官能團(tuán)。官能團(tuán)溶于水后具有明顯的電解性能。通常，相對(duì)分子量越高，分子鏈越長(zhǎng)，聚集效果越好。由于不同的合成高分子絮凝劑在水解后的官能團(tuán)也會(huì)產(chǎn)生不同的電荷，因此高分子絮凝劑分為陽(yáng)離子，陰離子和非離子。通常，膠體顆粒和懸浮液大多帶負(fù)電，因此有機(jī)高分子絮凝劑的陽(yáng)離子合成已成為研究熱點(diǎn)。陽(yáng)離子絮凝劑主要包括季胺鹽，多胺鹽，聚丙烯酰胺及其衍生物。首先，最重要的產(chǎn)品是廣泛用于聚合絮凝劑合成的聚丙烯酰胺（AM）。

3.6 天然聚合物混凝劑

人類使用天然高分子絮凝劑的歷史可以追溯到數(shù)千年前。在大規(guī)模使用合成聚合物絮凝劑之前，一些天然聚合物絮凝劑已廣泛用于水處理，釀造，食品和其他行業(yè)。隨著1970 年代使用基于PAM 的合成聚合物絮凝劑，天然聚合物絮凝劑的市場(chǎng)份額近年來(lái)逐漸下降。由于對(duì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格要求，合成高分子絮凝劑的毒性已引起越來(lái)越多的關(guān)注。天然高分子絮凝劑由于資源豐富，種類繁多，原料價(jià)格低廉，無(wú)毒產(chǎn)品，易于生物降解等優(yōu)點(diǎn)，重新獲得了絮凝劑的市場(chǎng)份額。

近年來(lái)，研究人員越來(lái)越受到青睞。通常，用作絮凝劑的天然物質(zhì)必須經(jīng)過化學(xué)修飾，根據(jù)原料的不同，它們可以分為淀粉衍生物，纖維素衍生物，蛋白質(zhì)衍生物，絮凝劑，多糖和改性絮凝劑。殼聚糖多糖試劑，改性植物膠和其他121 種殼聚糖衍生物在水處理中具有巨大的潛力和適用性。

3.7 有機(jī)高分子絮凝劑的作用機(jī)理

將高分子量絮凝劑應(yīng)用于絮凝是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程。目前，通常認(rèn)為其是吸附橋，即橋機(jī)制。本質(zhì)上，長(zhǎng)聚合物鏈吸附兩個(gè)或多個(gè)膠體或顆粒。與顆粒連接的聚合物絮凝劑的吸附分為兩種情況：格羅。帶電表面上的擴(kuò)散層的厚度相對(duì)較大，并且超過了聚合物鏈可以達(dá)到的距離。聚合物不能充當(dāng)橋，并且顆粒被分組或分散。由DLVO 理論主導(dǎo)；②填充面的擴(kuò)散層被壓縮。層壓的雙電層具有很強(qiáng)的排斥作用，但是聚合物鏈可以在遠(yuǎn)大于該距離的距離處抵抗排斥并且可以穿過擴(kuò)散層。由于聚合物絮凝劑的組成和結(jié)構(gòu)不同，存在一些差異。