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聚合氯化铝和聚丙烯酰胺对造纸黑液的混凝效果

发布时间:2020-07-04     浏览次数:

摘要:为探讨PAC、PAM对造纸黑液的处理效果,通过混凝实验,分别改变pH值投药量、搅拌强度、温度等因素,结果发现:对于PAC单独作用,当pH=4,投药量1.4g/L,搅拌强度300r/min30s,50r/min300s,温度为35~50℃时,浊度去除率可达99%以上,COD去除率可达65%以上,但对于PAM单独作用效果不佳;对于PAC和PAM联合作用,当pH=3.5左右时,PAM的加入对COD去除率影响不大,但它能明显加快沉降速度。

近年来,随着造纸工业的迅速发展,大型纸浆厂碱回收率已达90%,非木原料纸浆厂(芦苇、蔗糖渣等)碱回收率达70%左右,稻、麦草浆造纸厂的碱回收率在60%左右。但是,碱回收工艺较为复杂,处理过程的费用高,不适于中小型企业,而我国中小型造纸企业占大多数,因此选用恰当的絮凝剂和其它方法处理造纸废水不仅能降低成本,而且能提高处理效率,并且能为广大中小型企业所接受,使得小型造纸企业能在激烈的竞争中得以生存和发展。鉴于此, 对不同混凝剂(PAC、PAM)处理黑液的效果进行了尝试性研究,通过化学混凝实验对造纸黑液的处理进行了探讨。

1材料与方法

1.1水样

实验废水取某造纸厂,该厂使用碱法制浆,其蒸煮过程产生黑液。取样时,黑液的温度约70℃,呈深棕褐色浑浊液,粘度大,有刺激性气味(表1)。

表1 黑液取样成份分析结果

项目 pH值 色度 浊度 COD/(mg.L-1) SS/(mg.L-1)
数值 13.5 800-1000 13000 115000 14500

注:由于废水浓度太大,因此在实际过程中将废水稀释10倍,每次试验均重新测定所配废水的浊度和COD。

1.2 药剂

1)絮凝剂:聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM);

2)分析用药剂(均为分析纯):浓硫酸、盐酸、硫酸铝钾、钼酸铵、重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞。

1.3实验仪器和设备

1)XJ-I型COD消解装置;

2)721分光光度计;

3)PHS-2C数字酸度计;

4)SC956实验搅拌器。

2结果与讨论

2.1PAC对造纸黑液混凝效果的影响

图1pH值与COD、浊度去除率的关系

取稀释10倍的原水水样400mL,搅拌强度为300r/min30s、50r/min300s, 沉淀3.0h,PAC加入量为10g/L,首先考察PAC作用的较佳pH值,从图1可以看出,在pH值为4.0时,PAC的处理指标COD和浊度都是较好的。为了进一步研究PAC的较佳投药量,将pH值调至4.0,加入不同量的PAC,由图2可以看出,投药为1.4g/L时,浊度去除率可达99.81%;投药为2.6g/L时,COD去除率可达72.6%,1.4g/L时去除率次之,为72.1%,综合经济因素选择1.4g/L作为较佳投药量。由于搅拌强度也可能对絮凝产生影响,将pH值调至4.0,加入PAC1.4g/L,由实验数据可知,将慢速搅拌的时间延长可以提高处理的效率。因为适当延长搅拌的时间可以使絮凝剂和固体颗粒充分接触,而且絮凝剂的浓度分布也较均匀,有利于絮凝剂捕集胶体颗粒。同时研究了温度对去除率的影响,数据见表2。

表2 不同温度下浊度和COD的去除率

编号 温度/℃ 浊度 浊度去除率/% COD COD去除率/%
1 27 2.20 99.76 3979.25 69.36
2 35 3.02 99.68 3979.25 69.36
3 42 3.84 99.59 4035.69 68.92
4 55 3.43 99.63 4035.69 68.92

图2PAC投药量与COD、浊度去除率的关系

由表2可以看出,温度对浊度和COD去除率的影响不大,从室温到取样时的黑液温度,去除率的变化不大。原因可能是在该温度范围内,颗粒间的相互作用能以吸引能为主,能够形成絮凝体。

通过正交试验可以得知,PAC单独作用处理造纸黑液时,pH值的影响较大,投药量次之,搅拌强度和温度的影响较小。较佳试验条件为:pH=4;投药量为1.4g/L 废水;温度为35~50℃;搅拌强度为: 300r/min30s;50r/min300s。

2.2PAM对造纸黑液混凝效果的影响

图3pH值与COD、浊度去除率的关系

图4PAM投药量与COD、浊度去除率的关系

取稀释10倍的原水水样400mL,调节不同的pH值,加入1.0g/LPAM,首先考察PAM作用的较佳pH值,从图3可以看出,pH值小于4后变化不大,选择pH=3.5为较佳酸度。进一步研究PAM的较佳投药量,将pH值调至3.5,用10%HCl酸析后,加入不同量的PAM,由图4可以看出,浊度去除率的变化不大,当PAM投加量为0.01g/L时,COD去除率可达到55.8%,故较佳投药量选为0.01g/L。

2.3PAC和PAM联合作用对造纸黑液混凝效果的影响

图5 PAM、PAC投加量与浊度去除率的关系

图6 PAM、PAC投加量与COD去除率的关系

取稀释10倍的原水水样400mL,将pH值调至3.5,用10%HCl酸析后,首先分别加入0.8g/L、1.0g/L和1.2g/LPAC,再加入不同量的PAM,从图5、图6中可以看出,当加入的PAM为0.003g/L,0OD的去除率均较高,综合浊度和COD去除率的情况来看, PAC的较佳投加量为1.2g/L。

3结论

1、PAC单独作用时,pH值的影响较大,投药量次之,搅拌强度和温度的影响较小。较佳pH值在4.0左右,当投药量为1.4g/L时,浊度去除率可达到99.81%,COD去除率也可达到72.1% ,效果比较明显。

2、PAM单独作用时对高浊度水的处理效果不甚理想。当pH=3.5时,投药量为20mL时浊度去除率较高为98.16%,而COD去除率也仅能达到55.8%,与PAC相比效果不是很理想。

3、PAC和PAM联合作用时,试验的较佳pH值为3.5左右,当PAC的投加量为1.2g/L,加入PAM0.003g/L时,浊度去除率为99.73%,COD去除率也能达到67.95%。可以看出,联合作用时的效果比PAC单独作用时的效果还是稍差,但在实验过程中,PAM的加入可以明显加快沉降速度。

从试验结果可以看出,直接用絮凝法对高浓度的造纸黑液进行处理,浊度、色度、ss的去除率都很高,但对COD的去除率一般为60%~70%,剩余COD仍大于3000mg/L,远远达不到国家规定的排放标准。其主要原因是,絮凝法可以将纤维素、木质素大部分去除,絮凝形成的矾花有一定的吸附功能, 也可吸附去除少量的水溶性有机物,但大部分的水溶性污染物是不可能去除的,这就需要采取生物法对水溶性污染物进一步处理。

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