張正旺

（合肥市斯康環(huán)境科技咨詢有限公司，安徽 合肥 230001）

1 絮凝劑在皮革廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，皮革工業(yè)對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的作用，其產(chǎn)值在我國工業(yè)總產(chǎn)值中占有較大比重。如此大規(guī)模的皮革生產(chǎn)勢(shì)必會(huì)排放出大量的含有各種污染物和雜質(zhì)的廢水，并且皮革廢水中的鹽含量較高，酸堿度也較高，其中所蘊(yùn)含的雜質(zhì)成分也較為復(fù)雜，這使得皮革廢水的處理和排放要求更為復(fù)雜，導(dǎo)致皮革廢水處理難度大，工藝要求更高。目前，國內(nèi)的大量皮革廢水處理達(dá)標(biāo)率并不理想，排放的廢水對(duì)于人的身體健康和自然環(huán)境都存在著極為嚴(yán)重的安全隱患。所以需要進(jìn)一步地研究和改進(jìn)皮革廢水處理工藝，利用廢水酸堿度對(duì)絮凝沉降效果的影響，調(diào)整皮革企業(yè)廢水處理中絮凝沉降工藝的整體流程，可以通過在皮革廢水中添加殘留酸調(diào)整廢水的酸堿 度[1]。

在利用絮凝劑處理皮革廢水時(shí)，使用較為廣泛的絮凝劑有活性炭和硅藻土，按照實(shí)際使用效果來看，硅藻土對(duì)皮革廢水的絮凝效果要優(yōu)于活性炭。硅藻土和活性炭對(duì)皮革廢水的絮凝作用會(huì)隨著曝氣時(shí)長的不同而發(fā)生改變，發(fā)生這種情況主要是因?yàn)榛钚蕴恳约肮柙逋磷陨砭邆涞奈皆聿町愃斐傻?，許多硅藻酶基團(tuán)覆蓋在硅藻土的外層和內(nèi)層，同時(shí)帶有正電荷的氫離子在水中會(huì)發(fā)生分解，使硅藻土的表面顯示為負(fù)電荷，活性污泥里的細(xì)菌外層也顯示為負(fù)電荷。所以，在第一次向皮革廢水中倒入硅藻土?xí)r，硅藻土?xí)c細(xì)菌膠束產(chǎn)生相互作用力而進(jìn)行彈撞，當(dāng)其中的顆粒攜帶了正電荷，硅藻土的外表層就可以成功地展現(xiàn)其吸附雜質(zhì)的功能，并在吸附過程中發(fā)生反應(yīng)，將其進(jìn)行聚攏并下沉。但是如果想讓硅藻土的吸附能力完全展現(xiàn)，必須要先中和其外表層的負(fù)電荷，因此將硅藻土倒入皮革廢水中以后，其發(fā)生反應(yīng)和產(chǎn)生效果的速度會(huì)較為遲緩，并且對(duì)于容量不同的皮革廢水池所發(fā)生反應(yīng)的效果也有所不同，因此需要相關(guān)研究人員對(duì)此進(jìn)行深入地研究，以取得更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并且，硅藻土外層附帶的負(fù)電荷在與水中的正電荷發(fā)生反應(yīng)得到中和之后，其整體的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，不再具備足夠的穩(wěn)定性，而且硅藻土相較于活性炭更加稠密，還能夠吸取飽和硅，然后再發(fā)生聚合之后，硅藻土的質(zhì)量就會(huì)增加，從而能夠順利地將水中的雜質(zhì)吸附之后再進(jìn)行沉淀，直到降到水 底[2]。

2 皮革廢水處理中絮凝沉降的酸堿度取值

在進(jìn)行皮革廢水處理中的絮凝沉降工作時(shí)，在除藻以及絮凝的環(huán)節(jié)里，不管是針對(duì)何種藻類的消除工作，只有在酸堿度取值范圍為7.0～7.3時(shí)，其最后所得到的絮凝沉降效果最為優(yōu)異。如果其酸堿度取值大于7.3時(shí)，其最后所取得的絮凝沉降效果顯然要差一些。經(jīng)過絮凝沉降終點(diǎn)的酸堿度取值實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)皮革廢水處于絮凝沉降工作時(shí)，其中藻類液體的酸堿度和絮凝劑的酸堿度并不會(huì)發(fā)生變化。調(diào)整皮革廢水的酸堿度，可提高PAFC（復(fù)合鋁鐵）和PAM（聚丙烯酰胺）的獲取量，但絮凝并沉降后，上清液化學(xué)需氧量的消除率沒有能夠得到明顯地提升。然而，如果將皮革廢水的酸堿度調(diào)整成7.0時(shí)，投入少量的PAFC以及PAM就能夠明顯提升皮革廢水中化學(xué)需氧量的消除率。

在皮革廢水處理過程中，適當(dāng)調(diào)整廢水的酸堿度，能使皮革廢水的絮凝沉降處理達(dá)到較好的效果，同時(shí)還能夠在絮凝劑中適當(dāng)增加粘土的密度或者含量，從而使絮凝效果得到進(jìn)一步提升[3]。如果硅藻土在絮凝之后不能夠順利地沉降，那么就能夠提升絮凝劑中高嶺土的含量，使其能夠更好地完成沉降。活性炭和硅藻土都能夠有效地推動(dòng)皮革廢水中各種雜質(zhì)的絮凝和沉降，但是相較而言，硅藻土的效果更好，而活性炭的處理速度更快。

3 絮凝工藝及絮凝劑的分類

由于絮凝工藝能夠?qū)⑵じ飶U水中的各種固態(tài)雜質(zhì)和液體進(jìn)行分離，因此也可應(yīng)用于其他化工生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域。絮凝工藝不僅能夠用于工業(yè)廢水的絮凝清潔，還能夠與其他相關(guān)環(huán)節(jié)配合，當(dāng)部分江河湖水中藻類泛濫，出現(xiàn)富營養(yǎng)情況時(shí)，也能夠利用絮凝工藝對(duì)其水質(zhì)中的藻類進(jìn)行一定的清理和管制。而絮凝工藝中所使用的絮凝劑品種繁多，每種絮凝劑都具有其獨(dú)特的特性和作用，可以針對(duì)不同類型的水質(zhì)達(dá)到其獨(dú)特的絮凝效果。

3.1 無機(jī)混凝劑

無機(jī)混凝劑主要是由高分子量的無機(jī)絮凝劑與低分子量的無機(jī)絮凝劑相互構(gòu)成[4]。無機(jī)混凝劑在地下水排放以及廢水的活性污泥處理相關(guān)工作中較為常見，這種無機(jī)混凝劑的生產(chǎn)成本較低，使用方便，但是無機(jī)混凝劑對(duì)于皮革廢水的處理存在一定的局限。比如說，無機(jī)混凝劑使用限制較多；使用無機(jī)混凝劑時(shí)，投放的數(shù)量較大；無機(jī)混凝劑存在較大的腐蝕性，容易對(duì)設(shè)備或周圍環(huán)境及設(shè)施造成損壞；無機(jī)混凝劑的絮凝效果較差。在60年代末，相關(guān)研究人員逐漸研發(fā)出了無機(jī)聚合物絮凝劑，并慢慢普及到各類水質(zhì)處理工程，并因其具備低風(fēng)險(xiǎn)、低成本且無毒、無害、無腐蝕等特性，逐漸代替了無機(jī)混凝劑。同時(shí)無機(jī)混凝劑的生產(chǎn)也逐漸被無機(jī)聚合物絮凝劑的廣泛普及而逐漸取代。在這種絮凝劑中，聚氟化鋁是其中一種前期采用的陽離子絮凝劑。由于無機(jī)聚合物絮凝劑的研發(fā)成果受到了廣泛認(rèn)可，且其在工業(yè)領(lǐng)域中的使用受到了廣泛推廣，對(duì)其的研究和改進(jìn)也在持續(xù)不斷地進(jìn)行中。目前，由于聚硫酸鋁和聚鐵具備較高的絮凝效果，且其絮凝較為緊密，聚集和沉降的速度也較為迅速，因此這種絮凝劑同樣也被社會(huì)以及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域所廣泛使用和重視[5]。雖然陽離子絮凝劑的使用數(shù)量較少，但這種絮凝劑與以往所使用的絮凝劑相比較，其適用范圍較大，并且絮凝效果也較好。活化硅酸和聚合硅酸是較為高效的陰離子絮凝劑，這種類型絮凝劑的工作原理主要是絮凝劑中的陰離子基團(tuán)和顆粒表層兩者間存在氫鍵，由范德華力效應(yīng)使其產(chǎn)生了吸附力，從而有效吸附廢水中的各種雜質(zhì)和物體，且沒有出現(xiàn)電中和現(xiàn)象。

目前，復(fù)合無機(jī)聚合物絮凝劑中包含了較為復(fù)雜的成分，其中最主要且分子量最多的成分是硅酸鹽、鋁鹽以及鐵鹽等成分，這些成分能夠有效地將各類復(fù)合無機(jī)聚合物進(jìn)行絮凝沉降，其所取得的絮凝沉降效果較為顯著。

3.2 有機(jī)高分子聚合物絮凝劑

隨著現(xiàn)代化絮凝沉降工藝的不斷改進(jìn)和應(yīng)用，對(duì)于有機(jī)聚合物絮凝劑的研發(fā)進(jìn)程也在逐步加快，一般來說，水溶性聚合物以及合成聚合物的絮凝劑都是較為關(guān)鍵的種類，這種類型的絮凝劑所對(duì)應(yīng)的分子質(zhì)量范圍大多在103～107，這種聚合物能夠在與液體發(fā)生反應(yīng)后呈現(xiàn)出較為顯著的電解功效。研究表明，絮凝劑的分子量越大，其分子鏈就會(huì)越長，在工作中所產(chǎn)生的絮凝沉降效果也就會(huì)越好。因?yàn)楦鞣N有機(jī)高分子聚合物絮凝劑在與液體發(fā)生反應(yīng)后都會(huì)生成各不相同的電荷，所以高分子絮凝劑可分為非離子、陰離子以及陽離子絮凝劑。一般來說，懸浮液以及膠體顆粒所攜帶的都是負(fù)電荷，所以有機(jī)高分子絮凝劑的陽離子合成已經(jīng)成為絮凝沉降工藝改進(jìn)中的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。陽離子絮凝劑主要涵蓋了多銨鹽、聚丙烯酰胺、季銨鹽和一系列相關(guān)的產(chǎn)物[6]。

3.3 天然聚合物混凝劑

長期以來，研究人員一直在利用天然高分子絮凝劑進(jìn)行相關(guān)研究和水質(zhì)處理。當(dāng)時(shí)，合成高分子絮凝劑還沒有得到廣泛地推廣和應(yīng)用，但是天然聚合物絮凝劑卻早已在各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的水質(zhì)處理作業(yè)中得到了應(yīng)用。隨著20世紀(jì)70年代合成聚合物絮凝劑的廣泛推廣和應(yīng)用，天然聚合物混凝劑的使用也被逐漸取代。由于社會(huì)發(fā)展的主要目的是著重提高人們的生活品質(zhì)并對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，因此各種合成高分子絮凝劑所攜帶的有害物質(zhì)也逐漸受到了人們的重視，使得合成高分子絮凝劑的使用再次受到了限制。因此，天然聚合物混凝劑又重新出現(xiàn)在了人們的視野當(dāng)中。天然聚合物混凝劑因其具備類別豐富、資源量大及制作成本較低并且不含有毒物質(zhì)等優(yōu)質(zhì)特性而被廣泛應(yīng)用，并且對(duì)于自然界來說，應(yīng)用天然聚合物混凝劑進(jìn)行水質(zhì)處理更加環(huán)保，其物質(zhì)更容易被自然界進(jìn)行降解[7]。因此，目前工業(yè)生產(chǎn)的水處理作業(yè)所采用的絮凝沉降工藝中所使用的絮凝劑大多都是天然聚合物絮凝劑。

4 皮革廢水處理中部分絮凝劑的改進(jìn)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

4.1 聚合硫酸鐵的實(shí)驗(yàn)

4.1.1 最佳投加量范圍的調(diào)整

此次實(shí)驗(yàn)所選取的聚合硫酸鐵PFS為淡黃色粉末狀絮凝劑，其中所含成分主要為（Fe1+），其含量大于11%；皮革生產(chǎn)廢水的酸堿度為9.0～13，液體為深藍(lán)色，其中有黑灰色雜質(zhì)，較為渾濁，無法讓其自行進(jìn)行雜質(zhì)沉降，實(shí)驗(yàn)所配置的PFS絮凝劑濃度為100 g/L。根據(jù)不同環(huán)節(jié)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所得出的數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行計(jì)算分析，我們可以得出聚合硫酸鐵絮凝劑的最優(yōu)投放量為300～500 mg/L，并且其最佳的酸堿度范圍為7.5～9.0[8]。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)效果

此次實(shí)驗(yàn)的規(guī)模為實(shí)驗(yàn)室范圍，皮革廢水的處理量為1 000 mL。實(shí)驗(yàn)所采用的廢水酸堿度被調(diào)整為8.5～9.5，從聚合硫酸鐵絮凝劑加入到產(chǎn)生絮凝沉降的時(shí)長為2 h，最后采集上清液進(jìn)行檢測(cè)。表1為聚合硫酸鐵絮凝劑的最優(yōu)投放量，其中絮凝劑投放量以體積標(biāo)注，每投放一毫升就相當(dāng)于投放了一百毫克的絮凝劑。

表1 為聚合硫酸鐵絮凝劑的最優(yōu)投放量

4.2 聚合氯化鋁的實(shí)驗(yàn)

4.2.1 最佳投放量范圍的調(diào)整

此次實(shí)驗(yàn)所選取的PAC為黃色粉末狀的固體絮凝劑，其中的主要成分為Al2O3，其含量大于等于30%。皮革廢水酸堿度取值范圍為8.5～11，其呈現(xiàn)為褐色的渾濁液體，其中含有黑灰色的雜質(zhì)，無法使其自行沉降，PAC絮凝劑的配置質(zhì)量濃度為100 g/L。實(shí)驗(yàn)表明，PAC絮凝劑的最佳投放量為200～350 mg/L[9]。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

此次實(shí)驗(yàn)規(guī)模為實(shí)驗(yàn)室范圍，皮革廢水的處理量為1 000 mL，廢水的酸堿度調(diào)整為8.5～10。從投放PAC絮凝劑到產(chǎn)生絮凝沉降的時(shí)長為2 h，采集上清液進(jìn)行檢測(cè)。表2為聚合氯化鋁的最佳投放量，其中絮凝劑投放量以體積來標(biāo)注，每投放一毫升就相當(dāng)于投放了一百毫克的PAC絮凝劑。

表2 為聚合氯化鋁的最佳投放量

本次實(shí)驗(yàn)所采用的兩種絮凝劑都屬于目前工業(yè)領(lǐng)域和皮革廠廢水處理所常用的絮凝劑，其作業(yè)所產(chǎn)生的絮凝沉降效果和效率都較為優(yōu)異，屬于皮革廢水處理中絮凝沉降工藝中較為不錯(cuò)的絮凝劑類型[10]。

5 結(jié)語

皮革廠所產(chǎn)生廢水的酸堿度取值對(duì)于PAM和PAFC復(fù)配消除COD的影響極為關(guān)鍵，對(duì)于酸堿度為7.0的皮革廢水來說，在其中投放適當(dāng)絮凝劑所能達(dá)到的絮凝沉降效果最佳。另外，硅藻土以及活性炭都可以有效聚集和沉降皮革廢水中的活性污泥，且活性炭的絮凝沉降速度較快但是效果和去除效率并不理想；硅藻土的去除效率較高但是絮凝沉降速度較慢。如果將這兩種物質(zhì)進(jìn)行有效結(jié)合，就能夠更快且更高效地完成皮革廢水的絮凝沉降作業(yè)。