聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水的效果比較

陳 凌

(嘉興職業技術學院生物與環境分院，浙江嘉興，314036)

聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水的效果比較

陳 凌

(嘉興職業技術學院生物與環境分院，浙江嘉興，314036)

用聚合氯化鋁 (PAC)和聚合氯化鐵 (PFC)對造紙廢水進行混凝實驗，通過它們在不同pH值和投加量的情況下，對廢水色度、CODCr的去除率進行分析，以選擇最佳混凝劑及混凝條件。實驗結果表明，在pH值為8，混凝劑投加量為30 mg/L時，用PFC混凝劑處理造紙廢水比用PAC效果好且更經濟，其脫色率達到90%，CODCr去除率可達43%。

造紙廢水;混凝;聚合氯化鋁;聚合氯化鐵

據近年統計資料表明，目前我國造紙業廢水排放量占全國工業廢水排放總量的15%左右;COD排放量占全國工業COD排放總量的1/3以上。造紙廢水的污染和危害已經引起了人們的廣泛關注。由于造紙廢水中含有木質素、纖維素等難降解物質，色度高、微小膠體物質含量高，適宜用混凝法進行預處理或深度處理，因為紙漿帶負電荷，一般選擇陽離子型的高分子混凝劑，同時起壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、網捕等作用［1-2］，使廢水中的污染物質脫穩，并聚集成大的微絮體，從而從廢水中分離出來，沉淀效果好［3］。目前，限制混凝劑廣泛使用的主要原因是藥劑費用和沉渣處理。而對于造紙廢水來說，選用最多的混凝劑是聚合氯化鋁 (PAC)和聚合氯化鐵(PFC)，不但費用低，而且PAC處理后的沉渣可回用作為造紙原料，因而具有較高的經濟價值［4］;在PAC和PFC的投加量≤30 mg/L時，活性污泥不受影響，PFC對活性污泥的影響要小于PAC對活性污泥的影響［5］，這有利于后續活性污泥的處理。將這兩種無機高分子混凝劑處理造紙綜合廢水時的處理效果和條件進行比較，從而為造紙廢水處理過程中混凝劑的選取提供依據。

1實驗

1.1 方法

COD的測定：采用重鉻酸鉀法 (GB11914—89);色度的測定：采用鉑鈷比色法 (GB11903—89);脫色率：采用分光光度法，用721型分光光度計在最大吸收波長下測定吸光度，脫色率 (%)由處理前后的吸光度計算：

式中：A0為處理前的吸光度;A為處理后的吸光度。

1.2 材料

1.2.1 實驗廢水

取自嘉興市某造紙廠，包括制漿廢水、漂白廢水及紙機剩余白水等。廢水各項指標為：SS 1865 mg/L，色度1200度，CODCr5236 mg/L，pH值7．5。

1.2.2 混凝劑

聚合氯化鋁(PAC)：固體，Al2O3含量(30±1)%，鹽基度45%～60%，配制成濃度1 mg/mL的溶液;聚合氯化鐵 (PFC)：固體，FeSO4含量 (31．5±1)%，鹽基度50%～63%，配制成濃度1 mg/mL的溶液。

1.2.3 實驗儀器

721分光光度計、M227472型混凝實驗攪拌機、JJY24PHB-5型便攜式酸度計、CP-11520-1型轉速表。

1.3 操作方法

取200 mL造紙廢水于燒杯中，定位在攪拌機上(注意葉片在水中的相對位置應相同)，把試劑裝入試劑架的試管中，用H2SO4或NaOH調節pH值，開動攪拌器在高速 (120～200 r/min)下攪拌1 min，加入混凝劑，再攪拌1 min，低速 (20～40 r/min)下攪拌20 min，沉降15 min后在清液的1/2處取樣。測定上清液的CODCr和色度。

2 結果與討論

2.1 PAC的投加量與脫色率及pH值的關系

取廢水 200 mL，調節 pH 值為 5．0、6．0、7．0、8．0、9．0，分別投加 2、4、6、8、10 mL 的 PAC 混凝劑，進行混凝實驗，測上清液吸光度，計算脫色率，結果見圖1。圖1表明，pH值在5～9范圍，當投加量＜6 mL時，脫色率隨投加量的增加而上升;當投加量＞6 mL時，脫色率隨投加量的增加反而減小。pH值為8時，脫色效果最好，投加量4～6 mL，脫色率變化不大，從經濟角度考慮應選4 mL。因此，用PAC混凝劑處理造紙廢水時，應控制投加量為4 mL，pH值為8，脫色效果較好。

圖1 PAC混凝劑投加量與脫色率及pH值的關系

2.2 PAC的投加量與CODCr去除率及pH值的關系

取 廢 水 200 mL，調 節 pH 值 為 7．5、8．0、8．5，分別投加 2、4、6、8、10 mL的 PAC混凝劑，進行混凝實驗。測上清液CODCr，計算CODCr去除率，結果見圖2，圖2表明，當pH值為8時，投加量為6 mL，CODCr去除率達到37%左右，再增加投加量，CODCr去除率反而下降;pH值在7．5～8．5，投加量＞8 mL時，CODCr去除率隨著投加量的增加反而降低。由此確定，在pH值為7．5、投加量為8 mL時，PAC混凝效果最佳，CODCr的去除率最高。

圖2 PAC混凝劑投加量與CODCr去除率及pH值的關系

實驗表明，在采用PAC混凝劑處理造紙廢水時，pH值為8，投加量為6 mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達78%，CODCr去除率可達37%。

2.3 PFC的投加量與脫色率及pH值的關系

取廢水 200 mL，調節 pH 值為 5．0、6．0、7．0、8．0、9．0，分別投加 2、4、6、8、10 mL 的 PFC 混凝劑，進行混凝實驗。測上清液的吸光度，計算其脫色率，結果見圖3。圖3表明，pH值為5～9，投加量＜4 mL時，隨投加量增加，脫色率上升;當投加量＞6 mL，隨著投加量增加，脫色率反而下降;pH值為8，投加量在4～6 mL時，上升趨勢緩慢。由此確定，用PFC混凝時，應控制投加量為4 mL，pH值為8，脫色效果較好。

圖3 PFC混凝劑投加量與脫色率及pH值的關系

2.4 PFC投加量與CODCr去除率及pH值的關系

取廢水 200 mL，調節 pH 值為 7．5、8．0、8．5，分別投加2、4、6、8、10 mL的PFC混凝劑，進行混凝實驗。測上清液CODCr，計算CODCr去除率，結果見圖4。圖4表明，PFC混凝劑投加量由0增加到8 mL，CODCr去除率總趨勢是上升的，投加量由6 mL增加到10 mL時，變化緩慢。由此確定，在pH值為8，投加量為6 mL左右較合適。

圖4 PFC混凝劑投加量與CODCr去除率及pH值的關系

實驗表明，在采用聚合氯化鐵混凝劑處理造紙廢水時，pH值為8，投加量為6 mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達90%，CODCr去除率可達43%。

2.5 兩種混凝劑綜合效果和經濟分析

2.5.1 PAC和PFC混凝劑處理相同水樣效果的比較

從上述實驗看出，在最佳條件下 (pH值和混凝劑的投加量兩者都相同)，PFC對造紙廢水混凝處理后的色度和CODCr的去除率都比PAC要高。

2.5.2 PAC和PFC混凝劑的經濟分析

本實驗采用的兩種混凝劑的價格為：PAC混凝劑為1080元/t;PFC混凝劑為1050元/t，且混凝處理的最佳投藥量相同，所以采用PFC較經濟。

2.6 混凝劑的作用機理

PAC和PFC溶液pH值較低，鋁離子和鐵離子以水合鋁、水合鐵絡合離子狀態存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡合離子就會發生配位水解反應，生成各種羥基鋁離子、羥基鐵離子，最終將產生氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀物析出［6］。由于沉淀網捕機理，因此絮凝效果越來越好。當pH值繼續升高時，氫氧化鋁沉淀又會溶解，使絮凝效果變差;如果pH值過低，配位水解反應困難，絮凝效果較差;若pH值過高，氫氧化鋁沉淀會大量溶解，絮凝效果也會變差。

無機高分子混凝劑的凝聚機理與小分子有所不同，不僅與電荷作用有關，而且和其本身的長鏈特性有密切的關系，這可用架橋機理來解釋。長鏈的高分子一部分被吸附在膠體顆粒表面上，而另一部分則被吸附在另一膠體顆粒表面，并可能有更多的膠體顆粒吸附在一個高分子的長鏈上，這好象架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來，從而容易發生絮聚。這種絮凝通常需要高分子混凝劑的濃度保持在較窄的范圍內才能發生，如果濃度過高，膠體的顆粒表面吸附了大量的高分子物質，就會在表面形成空間保護層，阻止了架橋結構的形成，反而比較穩定，使得絮凝不易發生，所以混凝劑的投加量具有一個最佳值，此時的混凝效果最好，超過此值時混凝效果會下降，若超過過多反而起到穩定保護作用，不易凝聚，因而混凝效果也不好［7］。

3結論

3.1 影響造紙廢水混凝沉淀的主要條件有pH值、混凝劑種類以及混凝劑投加量。

3.2 使用聚合氯化鐵 (PFC)混凝劑，當pH值為8，投加量為6 mL(即30 mg/L)時，造紙廢水的脫色率可達90%，CODCr去除率可達43%;采用聚合氯化鋁 (PAC)混凝劑處理造紙廢水，調節pH值為8，投加量為6 mL(即30 mg/L)時，廢水脫色率可達78%，CODCr去除率可達37%。

3.3 無論從經濟上還是處理效果上考慮，選擇PFC混凝劑比PAC更合適。

［1］ 黃 勝，劉根凡，李華飛，等．聚鋁和聚鐵在造紙廢水處理中的交互作用［J］．華中科技大學學報(自然科學版)，2004，32(3)：51．

［2］ 馬宇鋒，顧 玲．幾種無機高分子絮凝劑對造紙綜合廢水的處理［J］．中國造紙，2009，28(5)：34．

［3］ 胡 濤，陸梅芳．造紙廢水的治理研究［J］．工業安全與環保，2005，31(10)：14．

［4］ 張志明．聚合氯化鋁對造紙廢水的混凝處理研究［J］．環境科學導刊，2007，26(4)：40．

［5］ 劉 華，張延青．聚合氯化鋁(PAC)和聚合氯化鐵(PFC)對活性污泥的影響［J］．工業安全與環保，2004，30(6)：16．

［6］ 鄭德庫，胥成龍．絮凝劑在造紙廢水處理中的應用［J］．黑龍江造紙，2003(3)：29．

［7］ 隋智慧，劉安軍．復合混凝劑的制備及其對印染廢水的處理［J］．紡織學報，2007，28(11)：71．

(責任編輯：馬 忻)

Efficiency Comparison of Pulping and Papermaking Effluent Treatment by Using Polyaluminum Chloride and Polyferric Chloride

CHEN Ling
(Jiaxing Vocational Technical College Biological and Environmental Branch，Jiaxing，Zhejiang Province，314036)
(E-mail：chenlingjx@163．com)

The efficiencies of coagulation treatment of pulping and papermaking effluent by using PAC and PFC were compared．Influence of the factors such as the amount of coagulants and pH value on the flocculation effect was discussed．The optimum process conditions were obtained by analyzing the results of different coagulation in terms of the decoloration rate and the removal rate of CODCr，The experimental results showed that：When pH value is 8 and dosage of the coagulant is 30mg/L pulping and papermaking effluent treatment using PFC coagulant is more effective and less expensive than PAC，the resulting 90% decoloration rate and 43%removal rate of CODCr．

pulp and papermaking effluent;coagulation;PAC;PFC

X793

A

0254-508X(2011)03-0034-03

陳 凌女士，副教授;主要研究方向：工業廢水處理。

2010-11-03(修改稿)