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        聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理造紙廢水

        時間:2020/07/02 點擊:

        摘要:研究了用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理造紙廢水,考察了酸度、混凝劑加入量、攪拌速度、攪拌時間、沉降時間對CODcr去除率的影響。實驗結果表明:調節廢液pH值在3-4之間,能夠沉降廢液中大部分懸浮物質,使廢液CODcr明顯降低;在攪拌速度為300r/min時,上層清液(廢液調回至堿性)中加入PAC質量濃度300mg/L和PAM質量濃度15mg/L,可以將廢液的CODcr值降到400mg/L左右。對絮凝后的廢液用次氯酸鈣進一步氧化處理,廢液的CODcr值降到國家規定的造紙工業污水排放標準(150mg/L)。

        近年來,使用新型的高分子絮凝劑處理廢水是人們關心的課題。傳統的聚合氯化鋁等無機高分子絮凝劑用藥量大,效果一般。筆者研究了用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理造紙廢水,考察了酸度、混凝劑加入量、攪拌速度、攪拌時間、沉降時間對CODcr去除率的影響。

        1、實驗部分

        1.1實驗儀器及材料

        實驗儀器:HBA-101型COD快速比色測定儀,HBA-100標準COD消解器,SGZ-2數顯濁度儀,ZR4-6型混凝實驗攪拌機(六聯)。

        材料:聚合氯化鋁(較純凈淡黃色粉末狀固體PAC為主,質量分數為1%),聚丙烯酰胺(陰離子型,相對分子質量107,大慶油田生產。比較難溶于水,因此將其配制成質量分數為0.1%使用)。本實驗所用的水樣為造紙廠造紙廢水。

        1.2分析方法

        COD采用重鉻酸鉀法測定。

        片狀聚合氯化鋁

        非離子聚丙烯酰胺

        2、工藝流程

        采用三段法處理造紙污水,工藝流程見圖1。用稀硫酸調節廢液的pH值,充分酸化至pH值為3。待其充分沉淀后,取上層清液測其CODcr值在780-900mg/L之間,CODcr去除率在50%以上。因此,該過程可以有效地使造紙黑液中大部分懸浮物質生成污泥狀沉淀從廢液中析出。并可除去部分色度,同時回收木質素。

        圖1三段法處理造紙污水

        3、實驗方法

        用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺處理造紙黑液時,pH值影響很大,投藥量次之,攪拌強度和溫度的影響較小。因此先確定聚合氯化鋁的投加量和較佳pH值,然后再確定助凝劑的投加比例。實驗過程還要考慮聚合氯化鋁的水溶液和聚丙烯酰胺的水溶液是否易于混合成液體的絮凝劑。

        3.1聚合氯化鋁投加量對絮凝效果的影響

        室溫下,攪拌速度為50r/min攪拌5min,pH值為中性,在稀釋10倍水樣中投加聚合氯化鋁進行絮凝試驗。試驗結果表明,質量分數為0.1%的聚合氯化鋁投加量為40mL/L時絮凝效果較好,COD去除率為91.8%。由于聚合氯化鋁的堿度較大,加入過量的聚合氯化鋁溶液會使廢液pH值升高,此時木質素難以脫穩絮凝沉淀。因此,進一步增加聚合氯化鋁的投加量并不會增加CODcr的去除率。

        相同試驗條件下,采用未稀釋造紙廢水,做不同聚合氯化鋁投加量下的絮凝試驗,結果見表1。

        表1 PAC加入量對未稀釋造紙廢水絮凝的影響

        PAC投加量/(ml.L-1 CODcr(mg.L-1 CODcr去除率/%
        10 366.7 85.9
        20 336.0 87.1
        30 270.0 89.6
        40 214.6 91.8
        50 240.0 90.1

        由表1可知,同樣試驗條件下,未經稀釋的原造紙廢水的處理結果與稀釋10倍時的結果比較,CODcr去除率大致相同。這說明該絮凝劑在CODcr值較大的情況下,具有較好的絮凝效果和較高的CODcr去除率。

        3.2復合絮凝劑對造紙廢水的絮凝效果

        絮凝試驗條件:室溫;攪拌速度為300r/min、攪拌10min;絮凝試驗在六聯攪拌機內進行。

        試驗方法:用兩個滴定管分別向裝有造紙廢水水樣的燒杯中緩慢均勻地滴加質量分數為2%的聚合氯化鋁和質量分數為0.1%的聚丙烯酰胺的水溶液。CODcr值在HBA-100標準COD消解器內進行測定。因此數據只能作為同組試驗的對比。

        復合絮凝劑對造紙廢水的絮凝效果見表2。

        表2 復合絮凝劑對造紙廢水的絮凝效果

        pH PAC投加質量濃度/(mg.L-1 PAM投加質量濃度/(mg.L-1 CODcr(mg.L-1 CODcr去除率/%
        4.5 300 5 475.1 81.8
        4.5 500 5 410.1 84.3
        4.5 300 15 539.8 79.2
        4.5 500 15 533.7 79.4
        8.5 300 5 392.8 84.9
        8.5 500 5 372.9 85.7
        8.5 300 15 301.6 88.4
        8.5 500 15 329.3 87.4
        4 400 10 514.4 80.2

        由表2可知,在堿性條件下的絮凝效果比酸性條件下好,助凝劑聚丙烯酰胺的加入可明顯降低絮凝劑聚合氯化鋁的用量,因此較佳處理條件pH值為堿性,聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺的投加質量濃度分別為300mg/L和15mg/L。

        3.3氧化劑對處理效果的影響

        絮凝后的造紙廢水,用次氯酸鈣繼續氧化處理,CODcr質量濃度從400mg/L左右降至150mg/L以下,達到國家規定的造紙工業污水排放標準,結果見表3。

        表3 氧化劑對處理效果的影響

        pH PAC投加質量濃度/(mg.L-1 PAM投加質量濃度/(mg.L-1 CODcr/(mg.L-1 氧化后CODcr/(mg.L-1
        8.5 300 5 392.8 152
        8.5 300 15 301.6 136
        8.5 500 5 372.9 148
        8.5 500 15 329.3 139

        4、結論

        1、在絮凝前進行廢液的酸析處理,可以有效降低廢液的濁度值并使大部分污染物和色度(木質素含量高的水呈黃色且有氣味)去除掉,同時可回收木質素。木質素可作為染料分散劑、吸附劑、螯合劑、油的回收助劑,并在制備瀝青乳膠體以及聚合物中應用。

        2、聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復合絮凝劑在堿性條件下對造紙廢水有較好的絮凝效果,可以將廢液CODcr值降至400mg/L左右。

        3、絮凝后用氧化劑(次氯酸鈣)氧化廢水??墒箯U水達到國家規定的造紙工業污水排放標準。

        4、該工藝所使用的藥品價格較低,投加量較少。酸析、調回堿性過程可以分別使用工業級的廢酸和廢堿,而且酸析出來的木質素的回收利用基本可以抵消這兩個步驟的藥劑費和人工費等。

        本次實驗是實驗室條件下的探討,很多過程不能模擬工業的處理條件。因此還有待在助凝劑和氧化劑的使用上做更詳細的對比。

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