蔣貞貞，朱俊任

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學院，重慶 400042;2.重慶城市管理職業(yè)學院，重慶 400042)

不同混凝劑處理印染廢水試驗研究*

蔣貞貞1，朱俊任2

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學院，重慶 400042;2.重慶城市管理職業(yè)學院，重慶 400042)

選取了市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS)4種常用混凝劑對重慶某印染廢水進行試驗，探討了混凝劑種類、廢水pH值對印染廢水脫色、COD去除效果的影響;考察了自制PAFS投加量、助凝劑投加量對印染廢水的脫色、COD去除效果的影響;結(jié)果表明:4種混凝劑的混凝效果排序為:PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC;在不調(diào)節(jié)原水pH的條件下，PAFS投機量為0.3 g/L時，印染廢水的COD和色度分別達到最高為82.8%和86.6%;在此基礎(chǔ)上再加入助凝劑的用量為4 mg/L時，印染廢水的COD和色度最高分別達到95.8%和96.6%。

混凝劑;混凝;印染廢水;脫色;聚合硫酸鐵鋁

近年來，隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，印染廢水產(chǎn)生量不斷增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年生產(chǎn)1.0×105t染料，要產(chǎn)生7.0×105t左右的印染廢水，對環(huán)境造成極大的破壞［1］。印染廢水中含有大量的有機物，成分復雜，其色度大，COD值高，堿性大，水質(zhì)變化大，因此成了業(yè)內(nèi)公認的難處理的工業(yè)廢水之一［2］。

目前，印染廢水的治理難點主要在于脫色和COD去除的處理。印染廢水常用的處理方法很多，主要包括曝氣法、物化法、生物法、中和法、混凝法、氧化法、吸附法、膜分離法等［3］。但對于高、中難度處理的印染廢水，單獨使用生化法或物化法都難以達到排放標準。國內(nèi)印染廢水處理多以生化處理為主，其他方法為輔的手段已達到排放要求?；炷ㄗ鳛檩o助方法具有成本低，經(jīng)濟性高、適應性強、操作管理簡單等優(yōu)點被廣泛使用［4］?；炷齽┦腔炷ㄌ幚砦鬯暮诵?，針對不同水質(zhì)若要取得理想效果，混凝劑的選擇顯得尤為重要［5，6］。印染廢水種類繁多，針對不同的印染廢水，同一種混凝劑的混凝效果也會出現(xiàn)較大差異。因此，結(jié)合不同的印染廢水，需要選擇一種高效混凝劑，通過混凝法處理印染廢水仍有一些問題值得探索。

不同混凝劑處理印染廢水的試驗研究具有較積極的現(xiàn)實意義。以重慶某印染廠的印染廢水為研究對象，選取市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS) 4種混凝劑對重慶某印染廢水進行試驗，探討了混凝劑種類、廢水pH值對印染廢水混凝效果的影響，然后選取最佳混凝劑PAFS為考察對象，考察了自制PAFS投加量、助凝劑的投加量對印染廢水的混凝影響。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

聚合硫酸鐵鋁(PAFS)，實驗室自制［7］;陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，實驗室自制［8］;PAFC、PFS、PAC，均來自重慶某自來水材料有限公司;HCl，NaOH均為分析純，水為蒸餾水。TU1900紫外-可見分光光度計，北京普析儀器通用有限責任公司;ZR4-6混凝試驗攪拌機，深圳;DR2800 COD儀，美國哈希公司;Delta 320臺式pH計，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 混凝實驗

印染廢水:取自重慶某印染廠，水質(zhì)呈黑色，有臭味，色度:250～300 NTU，COD:2 000～2 800 mg/L，pH: 8.4～8.9。

試驗方法:用ZR4-6混凝試驗攪拌機在6個500 mL燒杯中同時進行試驗。加入一定量的混凝劑(以Fe3+計)，在300 rpm攪拌60 s，60 rpm攪拌8 min的攪拌條件下進行混凝處理。沉降30.0 min，取上清液檢測COD和色度，實驗皆在室溫下進行。

1.3 測定方法

COD的測定采用重鉻酸鉀法(GB119142-89);色度采用稀釋倍數(shù)法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同混凝劑對混凝效果的影響

固定混凝劑投加量為0.3 g/L，pH在8.4～8.9之間的條件下，分別考察了混凝劑PAFS、PAFC、PFS、PAC對印染廢水的混凝處理效果，如圖1所示。

圖1 不同混凝劑的混凝效果

由圖1可知，這4種混凝劑對CODcr去除效果依次為PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC，色度去除效果依次為PAC＞PAFS＞PAFC＞PFS。這可能是由于自制的PAFS混凝劑中含有大量的Fe3+和Al3+離子，是具有高正電荷、高聚合度的高分子化合物，通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)緊密，呈褶皺狀且彼此交錯形成高聚合度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子物質(zhì)，其吸附卷掃能力強，形成絮體大而緊密，沉降效果好［9］。有研究表明［10］相比于塊狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更有利于凝結(jié)膠體顆粒并在絮體之間形成吸附架橋作用。因此，其COD去除效果強于PAFC、PFS、PAC。而PAFS對印染廢水色度的去除效果比PAC的差，這可能是由于PAFS是主要以鐵為主的無機高分子混凝劑，殘余色度比PAC的大，因此色度去除率會比PAC低。

2.2 廢水pH值對混凝效果的影響

固定混凝劑投加量為0.3 g/L，用濃度為0.10 mol/L HCl、NaOH對印染廢水進行pH調(diào)節(jié)，使印染廢水pH值分別為4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5?？疾炝藀H值對混凝效果的影響，如圖2、圖3所示。

圖2 pH對混凝去除COD的影響

圖3 pH對混凝去除色度的影響

由圖2、圖3可知，在此pH值范圍內(nèi)這4種混凝劑對印染廢水的COD和色度去除效果都非常明顯，且整體趨勢接近。當pH在7.5～9.5時，PAFS、PAFC、PFS及PAC的混凝效果最好，上清液最清澈。相比與其他3種混凝劑，當pH值在8.5時，PAFS對COD和色度去除率達到最大，分別為82.8%和86.6%。這可能是在酸性條件下，減弱了這幾種陽離子混凝劑的電中和能力，從而混凝效果變差;在堿性條件下，F(xiàn)e3+和Al3+會水解形成單核及多核羥基絡離子，具有極強的電中和能力，能吸附微粒以壓縮雙電層，使微粒脫穩(wěn)，但是如果pH過高，混凝劑容易水解，從而影響混凝效果。由于廢水的pH值直接影響膠體的Zeta電位，只有當廢水的pH達到某一范圍時，其Zeta電位才能使膠體最終脫穩(wěn)、凝聚［4］，因此，pH值對混凝效果有較大影響。

2.3 PAFS不同投加量對混凝效果的影響

自制的復合混凝劑PAFS在相同投加量下，不調(diào)節(jié)原水pH值的情況下，對印染廢水的COD及色度去除率優(yōu)于其他3種混凝劑，故選擇PAFS作為處理此印染廢水的最佳混凝劑，并考察了PAFS投加量對混凝效果的影響，如圖4所示。

由圖4可知，隨著PAFS混凝劑投加量增大，印染廢水中色度及COD的去除率先逐漸增大，當混凝劑的投加量為0.30 g/L時，混凝效果較好，COD去除率達到82.8%，色度去除率達到86.6%。當投加量大于0.30 g/L時，隨著投加量增大混凝效果變差，COD和色度去除率明顯下降。這可能因為投加少量PAFS時，PAFS水解產(chǎn)生的較高電荷的羥基多核絡合物與印染廢水中帶和COO-基團的膠體顆粒電中和，帶負電微粒的表面Zeta電位降低，從而降低了膠粒之間的表面斥力，同時水解產(chǎn)物發(fā)揮一定的吸附架橋能力，使廢水中的微?；炷两?隨著PAFS投加量增加到0.30 g/L時，電荷中和和吸附架橋作用發(fā)揮到最大，印染廢水的微體顆粒會快速混凝沉淀;當繼續(xù)增大PAFS的投加量，印染廢水的微粒被過多的混凝劑包裹，失去與其他微體膠粒結(jié)合的機會，同時被混凝劑包裹的微體膠粒的表面Zeta電位轉(zhuǎn)正，斥力增加，達到另一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，出現(xiàn)反穩(wěn)現(xiàn)象不易凝聚，導致混凝效果變差。

圖4 PFAS不同投加量對混凝效果的影響

2.4 助凝劑投加量對混凝效果的影響

根據(jù)以上條件，采取PAFS投加量為0.3 g/L，不調(diào)節(jié)原水pH，根據(jù)混凝實驗方法，加入不同劑量的助凝劑CPAM，考察助凝劑的投加量對混凝效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可見，當助凝劑投加量為4 mg/h，COD和色度分別達到最高為95.8%和96.6%。PAFS與助凝劑CPAM配合使用混凝效果更好，雖然助凝劑的加入會相對提高水力條件，但在使用后對印染廢水COD和色度去除率明顯提高。這可能是單一混凝劑去除有機物的種類不同，而加入助凝劑之后對水體中不同種類有機物的能夠到達互補去除的效果。同時發(fā)揮了它們的協(xié)同作用，提高有機物去除率。同時，CPAM的加入增加活性作用基團的數(shù)量，其高分子鏈易在脫穩(wěn)的顆粒間架橋，促進小顆粒增大，PFAS和CPAM同時對絮體進行卷掃混凝，增強對細小顆粒的網(wǎng)捕作用;PFAS與CPAM共同使用，也增強了壓縮雙電層的能力，使得混凝劑與顆粒間產(chǎn)生了廣泛的局部接觸凝聚，CPAM長鏈結(jié)構(gòu)可促進印染絮體之間通過范德華力具有良好的吸附架橋功能，從而使COD和色度的去除率有所增高。

3 結(jié) 論

(1)通過對市售的聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和自制聚合硫酸鐵鋁(PAFS)4種混凝劑對重慶某印染廢水進行處理結(jié)果表明:綜合混凝效果排序為:PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC。

(2)選取最佳混凝劑PAFS為考察對象，考察了投加量及助凝劑投加量的混凝影響，結(jié)果表明在不調(diào)節(jié)原水pH的條件下，投機量為0.3 g/L時，COD和色度分別達到最高為82.8%和86.6%。在此基礎(chǔ)上助凝劑投加量為4 mg/h，COD和色度分別達到最高為95.8%和96.6%。

［1］中國環(huán)境年鑒［M］.北京:中國環(huán)境年鑒社，2001

［2］邵紅，肖宏康，程慧，等.殼聚糖季按鹽改性膨潤土的制備及其對印染廢水處理［J］.2010，28(16):92-96

［3］ESMAELI A.，JOKAR M，KOUSHA M，et al.Acidic dye wastewater treatment onto a marine macroalga，Nizamuddina zanardini (Phylum:Ochrophyta)［J］.Chemical Engineering Journal，2013，217:329-336

［4］胡靜.飲用水源突發(fā)性鉛污染應急工藝的研究［J］.重慶工商大學學報:自然科學版，2013，30(6):48-52

［5］朱俊任，鄭懷禮，張智，等.響應面法優(yōu)化制備PAFS-CPAM復合混凝劑及其表征［J］.化工學報，2012，63(12):4021-4029

［6］敖黎鑫，邵承斌，盧輝，等.微生物絮凝劑的理論研究與應用進展［J］.重慶工商大學學報:自然科學版，2009，26(2): 127-131

［7］蔣貞貞，鄭懷禮，譚銘卓，等.響應面法優(yōu)化聚合硫酸鐵鋁的制備及應用［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2013，35(3):101-109

［8］ZHU J，ZHENG H，JIANG Z，el at.Synthesis and characterization of a dewatering reagent:cationic polyacrylamide(P(AM-DMCDAC))for activated sludge dewatering treatment［J］.Desalination and Water Treatment，2013，51(13-15):2791-2801

［9］ZHENG H，JIANG Z，ZHU J，et al，Study on structural characterization and algae-removing efficiency of polymeric aluminum ferric sulfate(PAFS)［J］.Desalination and Water Treatment，2013，51(28-30):5674-5681

［10］ZENG Y B，PARK J B.Characterization and coagulation performance of anovel inorganic polymer coagulant-Poly-zinc-silicatesulfate［J］.Colloid and Surface A:Physicochemical and Engineering Aspects，2009，334(1-3):147-154

Experiment on the Treatment of Printing and Dyeing Wastewater by Different Coagulants

JIANG Zhen-zhen1，ZHU Jun-ren2
(1.Chongqing Vocational Institute of Engineering，Chongqing 400042，China; 2.Chongqing City Management College，Chongqing 400042，China)

This paper conducts the experiment on the treatment of printing and dyeing wastewater in Chongqing by four usual coagulants sold in market such as polyaluminum chloride iron(PACI)，polymeric ferric sulfate(PFS)，polyaluminum chloride(PAC)and self-made polymeric aluminum ferric sulfate(PAFS)，discusses the influence of coagulant types and wastewater pH value on the wastewater decolorization and COD removal effect，and finally examines the influence of the increase of self-made PAFS and coagulant aids on the decolorization of printing and dyeing wastewater and COD removal effect.Results show that the coagulation effect of the four coagulants is PAFS＞PACI＞PFS＞PAC，that without adjusting raw water pH value，when PAFS dosage was 0.3 g/L，the highest COD removal effect and decolorization effect of printing and dyeing wastewater were 82.8 percent and 86.6 percent respectively，based on this，after adding more coagulant aids to 4mg/L，the highest COD removal effect and the decolorization effect of the wastewater were 95.8 percent and 96.6 percent respectively.

coagulant;coagulation;printing and dyeing wastewater;decolorization;polymeric ferric aluminum sulfate

TU992;X703

A

1672-058X(2014)01-0001-05

責任編輯:田 靜

2013-08-27;

2013-09-20.

國家自然科學基金項目(51078366);重慶城市管理職業(yè)學院高層次人才科研啟動基金項目(2013 kyqd09).

蔣貞貞(1986-)，女，浙江東陽人，講師，博士，從事水處理技術(shù)研究.