【实施方法策略】造纸废水的混凝试验研究.doc

造纸废水的混凝试验研究 1 概述 　　造纸废水中由于含有木质素及其衍生物具有较高的色度和COD，水处理中多采用铝盐混凝剂通过混凝沉淀加以净化[1][2]。混凝反应包括混合和絮凝两个过程，影响这两方面的因素很多，包括混凝剂的种类、混合速度、水质特征等等。其中混凝剂的投加量、pH值影响着混凝反应进程和结果，也决定工程应用的基建与运行费用。本文就pH值和混凝剂投加量对造纸废水混凝反应的影响进行研究，试图揭示造纸废水混凝反应的机理。 2 废水来源 　　造纸废水由齐齐哈尔造纸厂的木浆黑液稀释而成。　　PAC（聚合氯化铝）和PAM（聚丙烯酰胺）由哈尔滨市自来水三厂提供。搅拌器选用DBJ-621型定时变速搅拌机。 3 试验方法 　　混凝方法参照文献[3]取1000ml水样装入烧杯中，定位在搅拌机上；把药剂装入试剂架的试管中，开动搅拌器在高速（120～200 r/min）搅拌1min，加入PAC，再搅拌1min，若加入PAM在搅拌30s后加入，低速（20～40 r/min）下搅拌20min，沉降15min后在清液的二分之一处取样。按GB/T 9724-88标准方法分别测定COD，pH值。 4? pH值对造纸废水混凝的影响 　　调节废水的pH值分别为4、6、7、9在每一个pH值下分别投加60、80、100、120、140、160mg/L PAC进行混凝试验。得出在不同pH值下PAC不同投加量对造纸废水COD去除率的影响。结果见图1。重复以上的试验条件，同时加入1mg/L的PAM，测得COD的去除情况，结果见图2。　　 　　如图1所示，从总的趋势上看，随着pH值从低到高，COD的去除率逐渐下降，明显的特征是pH值为4时各种投加量下COD去除率都在40%～55%之间，说明此时投加量不是主要的影响因素，pH值决定混凝结果。pH值为7时，明显的趋势是随着PAC投加量的增加，COD去除率也在逐渐增加，此时投加量决定COD的去除率效果。pH值为6时在投加量由100mg/L增加到120mg/L时，COD的去除率有一个明显的突跃，继续增加投加量时去除率又逐渐上升，在投加量为160mg/L时去除率达到最高，说明是pH值和投加量共同作用的结果。pH值为9时COD去除率低而且不稳定，说明pH值和投加量都不利于COD的去除。 　　图2是在图1的基础上投加PAM的试验结果。与图1相比曲线趋势上没有大的变化，随着投加量的增加COD去除率也随之增加，不同的是COD的去除率普遍有所增加，曲线也变得平滑，突跃也消失。pH值为4时的曲线除了去除率普遍增加外，其余变化不大，COD去除率介于50%～70%之间。pH值在6、7、9范围时COD去除率明显的变化是，最低投加量与最高投加量COD去除率之间的差距缩小。分析可能是因为加入PAM后，在已形成凝聚核基础上，依靠PAM链状大分子的联带、卷扫作用使小的颗粒和絮体迅速增长，同时吸附、卷扫网捕其它胶体和较小的颗粒物质一起沉淀。所以初期只要投入凝聚剂可以使胶体脱稳，PAM就可以发挥大分子的强大作用，加速混凝反应速度及处理效率。 5 投加量对造纸废水混凝的影响 　　调节废水的pH值在4～9之间，在下分别投加60、80、120、160mg/L的PAC，测得COD去除率见图3。重复以上试验，在投加PAC的同时投加1mg/L的PAM，测得COD的去除率，结果见图4。 　 　　图3中表示不同pH值下四种投加量与COD去除率之间的关系，从中可以看出，不同投加量下，COD去除率随着pH值的增加而降低，说明低pH条件下有利于COD的去除，pH值是决定木质素混凝的主要因素。在投加量160mg/L时，pH为5～6时COD去除率最大，说明在此pH条件下PAC的水解产物具有较强的混凝效果，当投加量达到规模时，COD去除率就会有明显的提高。　 　 　　图4中是在图3反应的基础上投加PAM的试验结果。图中可以发现在投加PAM后，COD去除率都有所增加，发现投加PAM后pH值在5～6时COD去除率出现了一个高峰，分析可能是在此pH时PAC水解产物与木质素分子以及PAM之间具有较佳的结合方式。在实际工程应用中考虑基建投资、运行费用和后续处理的要求，选择pH为6.0，从图中可以看出，当投加量为80mg/L时，COD去除率可以达到50%左右；投加量为120mg/L时，COD去除率可以达到70%以上，所以完全可以根据需要确定PAC的投加量。 6 铝盐混凝剂处理造纸废水的机理探讨 6.1 造纸废胶体水溶液的稳定性　　根据分散相颗粒尺寸的大小，学者们将其分为粗分散系、胶体溶液和真溶液。根据胶体物质与周围介质之间的结合关系，将胶体分散系分为憎液胶体和亲液胶体两类，憎液胶体称为溶胶，亲液胶体称为高分子溶液或高分子分散系。并且提出高分子体系是介于真溶液和