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聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合絮凝剂处理造纸废水

时间:2020/07/02 点击:

摘要:研究了用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合絮凝剂处理造纸废水,考察了酸度、混凝剂加入量、搅拌速度、搅拌时间、沉降时间对CODcr去除率的影响。实验结果表明:调节废液pH值在3-4之间,能够沉降废液中大部分悬浮物质,使废液CODcr明显降低;在搅拌速度为300r/min时,上层清液(废液调回至碱性)中加入PAC质量浓度300mg/L和PAM质量浓度15mg/L,可以将废液的CODcr值降到400mg/L左右。对絮凝后的废液用次氯酸钙进一步氧化处理,废液的CODcr值降到国家规定的造纸工业污水排放标准(150mg/L)。

近年来,使用新型的高分子絮凝剂处理废水是人们关心的课题。传统的聚合氯化铝等无机高分子絮凝剂用药量大,效果一般。笔者研究了用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合絮凝剂处理造纸废水,考察了酸度、混凝剂加入量、搅拌速度、搅拌时间、沉降时间对CODcr去除率的影响。

1、实验部分

1.1实验仪器及材料

实验仪器:HBA-101型COD快速比色测定仪,HBA-100标准COD消解器,SGZ-2数显浊度仪,ZR4-6型混凝实验搅拌机(六联)。

材料:聚合氯化铝(较纯净淡黄色粉末状固体PAC为主,质量分数为1%),聚丙烯酰胺(阴离子型,相对分子质量107,大庆油田生产。比较难溶于水,因此将其配制成质量分数为0.1%使用)。本实验所用的水样为造纸厂造纸废水。

1.2分析方法

COD采用重铬酸钾法测定。

片状聚合氯化铝

非离子聚丙烯酰胺

2、工艺流程

采用三段法处理造纸污水,工艺流程见图1。用稀硫酸调节废液的pH值,充分酸化至pH值为3。待其充分沉淀后,取上层清液测其CODcr值在780-900mg/L之间,CODcr去除率在50%以上。因此,该过程可以有效地使造纸黑液中大部分悬浮物质生成污泥状沉淀从废液中析出。并可除去部分色度,同时回收木质素。

图1三段法处理造纸污水

3、实验方法

用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺处理造纸黑液时,pH值影响很大,投药量次之,搅拌强度和温度的影响较小。因此先确定聚合氯化铝的投加量和较佳pH值,然后再确定助凝剂的投加比例。实验过程还要考虑聚合氯化铝的水溶液和聚丙烯酰胺的水溶液是否易于混合成液体的絮凝剂。

3.1聚合氯化铝投加量对絮凝效果的影响

室温下,搅拌速度为50r/min搅拌5min,pH值为中性,在稀释10倍水样中投加聚合氯化铝进行絮凝试验。试验结果表明,质量分数为0.1%的聚合氯化铝投加量为40mL/L时絮凝效果较好,COD去除率为91.8%。由于聚合氯化铝的碱度较大,加入过量的聚合氯化铝溶液会使废液pH值升高,此时木质素难以脱稳絮凝沉淀。因此,进一步增加聚合氯化铝的投加量并不会增加CODcr的去除率。

相同试验条件下,采用未稀释造纸废水,做不同聚合氯化铝投加量下的絮凝试验,结果见表1。

表1 PAC加入量对未稀释造纸废水絮凝的影响

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,同样试验条件下,未经稀释的原造纸废水的处理结果与稀释10倍时的结果比较,CODcr去除率大致相同。这说明该絮凝剂在CODcr值较大的情况下,具有较好的絮凝效果和较高的CODcr去除率。

3.2复合絮凝剂对造纸废水的絮凝效果

絮凝试验条件:室温;搅拌速度为300r/min、搅拌10min;絮凝试验在六联搅拌机内进行。

试验方法:用两个滴定管分别向装有造纸废水水样的烧杯中缓慢均匀地滴加质量分数为2%的聚合氯化铝和质量分数为0.1%的聚丙烯酰胺的水溶液。CODcr值在HBA-100标准COD消解器内进行测定。因此数据只能作为同组试验的对比。

复合絮凝剂对造纸废水的絮凝效果见表2。

表2 复合絮凝剂对造纸废水的絮凝效果

pH PAC投加质量浓度/(mg.L-1 PAM投加质量浓度/(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,在碱性条件下的絮凝效果比酸性条件下好,助凝剂聚丙烯酰胺的加入可明显降低絮凝剂聚合氯化铝的用量,因此较佳处理条件pH值为碱性,聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的投加质量浓度分别为300mg/L和15mg/L。

3.3氧化剂对处理效果的影响

絮凝后的造纸废水,用次氯酸钙继续氧化处理,CODcr质量浓度从400mg/L左右降至150mg/L以下,达到国家规定的造纸工业污水排放标准,结果见表3。

表3 氧化剂对处理效果的影响

pH PAC投加质量浓度/(mg.L-1 PAM投加质量浓度/(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、结论

1、在絮凝前进行废液的酸析处理,可以有效降低废液的浊度值并使大部分污染物和色度(木质素含量高的水呈黄色且有气味)去除掉,同时可回收木质素。木质素可作为染料分散剂、吸附剂、螯合剂、油的回收助剂,并在制备沥青乳胶体以及聚合物中应用。

2、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合絮凝剂在碱性条件下对造纸废水有较好的絮凝效果,可以将废液CODcr值降至400mg/L左右。

3、絮凝后用氧化剂(次氯酸钙)氧化废水。可使废水达到国家规定的造纸工业污水排放标准。

4、该工艺所使用的药品价格较低,投加量较少。酸析、调回碱性过程可以分别使用工业级的废酸和废碱,而且酸析出来的木质素的回收利用基本可以抵消这两个步骤的药剂费和人工费等。

本次实验是实验室条件下的探讨,很多过程不能模拟工业的处理条件。因此还有待在助凝剂和氧化剂的使用上做更详细的对比。