蔣貞貞，朱俊任

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 400042;2.重慶城市管理職業(yè)學(xué)院，重慶 400042)

不同混凝劑處理印染廢水試驗(yàn)研究*

蔣貞貞1，朱俊任2

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 400042;2.重慶城市管理職業(yè)學(xué)院，重慶 400042)

選取了市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS)4種常用混凝劑對(duì)重慶某印染廢水進(jìn)行試驗(yàn)，探討了混凝劑種類(lèi)、廢水pH值對(duì)印染廢水脫色、COD去除效果的影響;考察了自制PAFS投加量、助凝劑投加量對(duì)印染廢水的脫色、COD去除效果的影響;結(jié)果表明:4種混凝劑的混凝效果排序?yàn)?PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC;在不調(diào)節(jié)原水pH的條件下，PAFS投機(jī)量為0.3 g/L時(shí)，印染廢水的COD和色度分別達(dá)到最高為82.8%和86.6%;在此基礎(chǔ)上再加入助凝劑的用量為4 mg/L時(shí)，印染廢水的COD和色度最高分別達(dá)到95.8%和96.6%。

混凝劑;混凝;印染廢水;脫色;聚合硫酸鐵鋁

近年來(lái)，隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，印染廢水產(chǎn)生量不斷增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年生產(chǎn)1.0×105t染料，要產(chǎn)生7.0×105t左右的印染廢水，對(duì)環(huán)境造成極大的破壞［1］。印染廢水中含有大量的有機(jī)物，成分復(fù)雜，其色度大，COD值高，堿性大，水質(zhì)變化大，因此成了業(yè)內(nèi)公認(rèn)的難處理的工業(yè)廢水之一［2］。

目前，印染廢水的治理難點(diǎn)主要在于脫色和COD去除的處理。印染廢水常用的處理方法很多，主要包括曝氣法、物化法、生物法、中和法、混凝法、氧化法、吸附法、膜分離法等［3］。但對(duì)于高、中難度處理的印染廢水，單獨(dú)使用生化法或物化法都難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)印染廢水處理多以生化處理為主，其他方法為輔的手段已達(dá)到排放要求?；炷ㄗ鳛檩o助方法具有成本低，經(jīng)濟(jì)性高、適應(yīng)性強(qiáng)、操作管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用［4］?；炷齽┦腔炷ㄌ幚砦鬯暮诵?，針對(duì)不同水質(zhì)若要取得理想效果，混凝劑的選擇顯得尤為重要［5，6］。印染廢水種類(lèi)繁多，針對(duì)不同的印染廢水，同一種混凝劑的混凝效果也會(huì)出現(xiàn)較大差異。因此，結(jié)合不同的印染廢水，需要選擇一種高效混凝劑，通過(guò)混凝法處理印染廢水仍有一些問(wèn)題值得探索。

不同混凝劑處理印染廢水的試驗(yàn)研究具有較積極的現(xiàn)實(shí)意義。以重慶某印染廠的印染廢水為研究對(duì)象，選取市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS) 4種混凝劑對(duì)重慶某印染廢水進(jìn)行試驗(yàn)，探討了混凝劑種類(lèi)、廢水pH值對(duì)印染廢水混凝效果的影響，然后選取最佳混凝劑PAFS為考察對(duì)象，考察了自制PAFS投加量、助凝劑的投加量對(duì)印染廢水的混凝影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

聚合硫酸鐵鋁(PAFS)，實(shí)驗(yàn)室自制［7］;陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)，實(shí)驗(yàn)室自制［8］;PAFC、PFS、PAC，均來(lái)自重慶某自來(lái)水材料有限公司;HCl，NaOH均為分析純，水為蒸餾水。TU1900紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析儀器通用有限責(zé)任公司;ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)，深圳;DR2800 COD儀，美國(guó)哈希公司;Delta 320臺(tái)式pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 混凝實(shí)驗(yàn)

印染廢水:取自重慶某印染廠，水質(zhì)呈黑色，有臭味，色度:250～300 NTU，COD:2 000～2 800 mg/L，pH: 8.4～8.9。

試驗(yàn)方法:用ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)在6個(gè)500 mL燒杯中同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。加入一定量的混凝劑(以Fe3+計(jì))，在300 rpm攪拌60 s，60 rpm攪拌8 min的攪拌條件下進(jìn)行混凝處理。沉降30.0 min，取上清液檢測(cè)COD和色度，實(shí)驗(yàn)皆在室溫下進(jìn)行。

1.3 測(cè)定方法

COD的測(cè)定采用重鉻酸鉀法(GB119142-89);色度采用稀釋倍數(shù)法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同混凝劑對(duì)混凝效果的影響

固定混凝劑投加量為0.3 g/L，pH在8.4～8.9之間的條件下，分別考察了混凝劑PAFS、PAFC、PFS、PAC對(duì)印染廢水的混凝處理效果，如圖1所示。

圖1 不同混凝劑的混凝效果

由圖1可知，這4種混凝劑對(duì)CODcr去除效果依次為PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC，色度去除效果依次為PAC＞PAFS＞PAFC＞PFS。這可能是由于自制的PAFS混凝劑中含有大量的Fe3+和Al3+離子，是具有高正電荷、高聚合度的高分子化合物，通過(guò)掃描電鏡發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)緊密，呈褶皺狀且彼此交錯(cuò)形成高聚合度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子物質(zhì)，其吸附卷掃能力強(qiáng)，形成絮體大而緊密，沉降效果好［9］。有研究表明［10］相比于塊狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更有利于凝結(jié)膠體顆粒并在絮體之間形成吸附架橋作用。因此，其COD去除效果強(qiáng)于PAFC、PFS、PAC。而PAFS對(duì)印染廢水色度的去除效果比PAC的差，這可能是由于PAFS是主要以鐵為主的無(wú)機(jī)高分子混凝劑，殘余色度比PAC的大，因此色度去除率會(huì)比PAC低。

2.2 廢水pH值對(duì)混凝效果的影響

固定混凝劑投加量為0.3 g/L，用濃度為0.10 mol/L HCl、NaOH對(duì)印染廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，使印染廢水pH值分別為4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5?？疾炝藀H值對(duì)混凝效果的影響，如圖2、圖3所示。

圖2 pH對(duì)混凝去除COD的影響

圖3 pH對(duì)混凝去除色度的影響

由圖2、圖3可知，在此pH值范圍內(nèi)這4種混凝劑對(duì)印染廢水的COD和色度去除效果都非常明顯，且整體趨勢(shì)接近。當(dāng)pH在7.5～9.5時(shí)，PAFS、PAFC、PFS及PAC的混凝效果最好，上清液最清澈。相比與其他3種混凝劑，當(dāng)pH值在8.5時(shí)，PAFS對(duì)COD和色度去除率達(dá)到最大，分別為82.8%和86.6%。這可能是在酸性條件下，減弱了這幾種陽(yáng)離子混凝劑的電中和能力，從而混凝效果變差;在堿性條件下，F(xiàn)e3+和Al3+會(huì)水解形成單核及多核羥基絡(luò)離子，具有極強(qiáng)的電中和能力，能吸附微粒以壓縮雙電層，使微粒脫穩(wěn)，但是如果pH過(guò)高，混凝劑容易水解，從而影響混凝效果。由于廢水的pH值直接影響膠體的Zeta電位，只有當(dāng)廢水的pH達(dá)到某一范圍時(shí)，其Zeta電位才能使膠體最終脫穩(wěn)、凝聚［4］，因此，pH值對(duì)混凝效果有較大影響。

2.3 PAFS不同投加量對(duì)混凝效果的影響

自制的復(fù)合混凝劑PAFS在相同投加量下，不調(diào)節(jié)原水pH值的情況下，對(duì)印染廢水的COD及色度去除率優(yōu)于其他3種混凝劑，故選擇PAFS作為處理此印染廢水的最佳混凝劑，并考察了PAFS投加量對(duì)混凝效果的影響，如圖4所示。

由圖4可知，隨著PAFS混凝劑投加量增大，印染廢水中色度及COD的去除率先逐漸增大，當(dāng)混凝劑的投加量為0.30 g/L時(shí)，混凝效果較好，COD去除率達(dá)到82.8%，色度去除率達(dá)到86.6%。當(dāng)投加量大于0.30 g/L時(shí)，隨著投加量增大混凝效果變差，COD和色度去除率明顯下降。這可能因?yàn)橥都由倭縋AFS時(shí)，PAFS水解產(chǎn)生的較高電荷的羥基多核絡(luò)合物與印染廢水中帶和COO-基團(tuán)的膠體顆粒電中和，帶負(fù)電微粒的表面Zeta電位降低，從而降低了膠粒之間的表面斥力，同時(shí)水解產(chǎn)物發(fā)揮一定的吸附架橋能力，使廢水中的微?；炷两?隨著PAFS投加量增加到0.30 g/L時(shí)，電荷中和和吸附架橋作用發(fā)揮到最大，印染廢水的微體顆粒會(huì)快速混凝沉淀;當(dāng)繼續(xù)增大PAFS的投加量，印染廢水的微粒被過(guò)多的混凝劑包裹，失去與其他微體膠粒結(jié)合的機(jī)會(huì)，同時(shí)被混凝劑包裹的微體膠粒的表面Zeta電位轉(zhuǎn)正，斥力增加，達(dá)到另一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，出現(xiàn)反穩(wěn)現(xiàn)象不易凝聚，導(dǎo)致混凝效果變差。

圖4 PFAS不同投加量對(duì)混凝效果的影響

2.4 助凝劑投加量對(duì)混凝效果的影響

根據(jù)以上條件，采取PAFS投加量為0.3 g/L，不調(diào)節(jié)原水pH，根據(jù)混凝實(shí)驗(yàn)方法，加入不同劑量的助凝劑CPAM，考察助凝劑的投加量對(duì)混凝效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)助凝劑投加量為4 mg/h，COD和色度分別達(dá)到最高為95.8%和96.6%。PAFS與助凝劑CPAM配合使用混凝效果更好，雖然助凝劑的加入會(huì)相對(duì)提高水力條件，但在使用后對(duì)印染廢水COD和色度去除率明顯提高。這可能是單一混凝劑去除有機(jī)物的種類(lèi)不同，而加入助凝劑之后對(duì)水體中不同種類(lèi)有機(jī)物的能夠到達(dá)互補(bǔ)去除的效果。同時(shí)發(fā)揮了它們的協(xié)同作用，提高有機(jī)物去除率。同時(shí)，CPAM的加入增加活性作用基團(tuán)的數(shù)量，其高分子鏈易在脫穩(wěn)的顆粒間架橋，促進(jìn)小顆粒增大，PFAS和CPAM同時(shí)對(duì)絮體進(jìn)行卷掃混凝，增強(qiáng)對(duì)細(xì)小顆粒的網(wǎng)捕作用;PFAS與CPAM共同使用，也增強(qiáng)了壓縮雙電層的能力，使得混凝劑與顆粒間產(chǎn)生了廣泛的局部接觸凝聚，CPAM長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)可促進(jìn)印染絮體之間通過(guò)范德華力具有良好的吸附架橋功能，從而使COD和色度的去除率有所增高。

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)對(duì)市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS)4種混凝劑對(duì)重慶某印染廢水進(jìn)行處理結(jié)果表明:綜合混凝效果排序?yàn)?PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC。

(2)選取最佳混凝劑PAFS為考察對(duì)象，考察了投加量及助凝劑投加量的混凝影響，結(jié)果表明在不調(diào)節(jié)原水pH的條件下，投機(jī)量為0.3 g/L時(shí)，COD和色度分別達(dá)到最高為82.8%和86.6%。在此基礎(chǔ)上助凝劑投加量為4 mg/h，COD和色度分別達(dá)到最高為95.8%和96.6%。

［1］中國(guó)環(huán)境年鑒［M］.北京:中國(guó)環(huán)境年鑒社，2001

［2］邵紅，肖宏康，程慧，等.殼聚糖季按鹽改性膨潤(rùn)土的制備及其對(duì)印染廢水處理［J］.2010，28(16):92-96

［3］ESMAELI A.，JOKAR M，KOUSHA M，et al.Acidic dye wastewater treatment onto a marine macroalga，Nizamuddina zanardini (Phylum:Ochrophyta)［J］.Chemical Engineering Journal，2013，217:329-336

［4］胡靜.飲用水源突發(fā)性鉛污染應(yīng)急工藝的研究［J］.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2013，30(6):48-52

［5］朱俊任，鄭懷禮，張智，等.響應(yīng)面法優(yōu)化制備PAFS-CPAM復(fù)合混凝劑及其表征［J］.化工學(xué)報(bào)，2012，63(12):4021-4029

［6］敖黎鑫，邵承斌，盧輝，等.微生物絮凝劑的理論研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，26(2): 127-131

［7］蔣貞貞，鄭懷禮，譚銘卓，等.響應(yīng)面法優(yōu)化聚合硫酸鐵鋁的制備及應(yīng)用［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2013，35(3):101-109

［8］ZHU J，ZHENG H，JIANG Z，el at.Synthesis and characterization of a dewatering reagent:cationic polyacrylamide(P(AM-DMCDAC))for activated sludge dewatering treatment［J］.Desalination and Water Treatment，2013，51(13-15):2791-2801

［9］ZHENG H，JIANG Z，ZHU J，et al，Study on structural characterization and algae-removing efficiency of polymeric aluminum ferric sulfate(PAFS)［J］.Desalination and Water Treatment，2013，51(28-30):5674-5681

［10］ZENG Y B，PARK J B.Characterization and coagulation performance of anovel inorganic polymer coagulant-Poly-zinc-silicatesulfate［J］.Colloid and Surface A:Physicochemical and Engineering Aspects，2009，334(1-3):147-154

Experiment on the Treatment of Printing and Dyeing Wastewater by Different Coagulants

JIANG Zhen-zhen1，ZHU Jun-ren2
(1.Chongqing Vocational Institute of Engineering，Chongqing 400042，China; 2.Chongqing City Management College，Chongqing 400042，China)

This paper conducts the experiment on the treatment of printing and dyeing wastewater in Chongqing by four usual coagulants sold in market such as polyaluminum chloride iron(PACI)，polymeric ferric sulfate(PFS)，polyaluminum chloride(PAC)and self-made polymeric aluminum ferric sulfate(PAFS)，discusses the influence of coagulant types and wastewater pH value on the wastewater decolorization and COD removal effect，and finally examines the influence of the increase of self-made PAFS and coagulant aids on the decolorization of printing and dyeing wastewater and COD removal effect.Results show that the coagulation effect of the four coagulants is PAFS＞PACI＞PFS＞PAC，that without adjusting raw water pH value，when PAFS dosage was 0.3 g/L，the highest COD removal effect and decolorization effect of printing and dyeing wastewater were 82.8 percent and 86.6 percent respectively，based on this，after adding more coagulant aids to 4mg/L，the highest COD removal effect and the decolorization effect of the wastewater were 95.8 percent and 96.6 percent respectively.

coagulant;coagulation;printing and dyeing wastewater;decolorization;polymeric ferric aluminum sulfate

TU992;X703

A

1672-058X(2014)01-0001-05

責(zé)任編輯:田 靜

2013-08-27;

2013-09-20.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078366);重慶城市管理職業(yè)學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(2013 kyqd09).

蔣貞貞(1986-)，女，浙江東陽(yáng)人，講師，博士，從事水處理技術(shù)研究.