摘要：用聚合氯化鋁（PAC）和聚合氯化鐵（PFC）對造紙廢水進(jìn)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(jìn)行分析，以選擇較佳混凝劑及混凝條件。實驗結(jié)果表明，在pH值為8，混凝劑投加量為30mg/L時，用PFC混凝劑處理造紙廢水比用PAC效果好且更經(jīng)濟(jì)，其脫色率達(dá)到90%，CODcr去除率可達(dá)43%。

據(jù)近年統(tǒng)計資料表明，目前我國造紙業(yè)廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放總量的15%左右；COD排放量占全國工業(yè)COD排放總量的1/3以上。造紙廢水的污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。由于造紙廢水中含有木質(zhì)素、纖維素等難降解物質(zhì)，色度高、微小膠體物質(zhì)含量高，適宜用混凝法進(jìn)行預(yù)處理或深度處理，因為紙漿帶負(fù)電荷，一般選擇陽離子型高分子混凝劑，同時起壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、網(wǎng)捕等作用，使廢水中污染物質(zhì)脫穩(wěn)，并聚集成大的微絮體，從而從廢水中分離出來，沉淀效果好。

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，選用較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(jīng)濟(jì)價值；在PAC和PFC的投加量≤30mg/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，這有利于后續(xù)活性污泥的處理。將這兩種無機(jī)高分子混凝劑處理造紙綜合廢水時的處理效果和條件進(jìn)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(jù)。

波濤聚合氯化鋁廠家使用聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水，做得實驗進(jìn)行效果對比，實驗方法及結(jié)果如下：

一、實驗

1、實驗方法

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型分光光度計在較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：

脫色率（%）=(A₀-A)/A₀×100%

式中：A₀為處理前的吸光度；A為處理后的吸光度。

2、材料

（1）實驗廢水

取某造紙廠，包括制漿廢水、漂白廢水及紙機(jī)剩余白水等。廢水各項指標(biāo)為：SS 1865mg/L，色度1200度，CODcr5236mg/L，pH值7.5。

（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1mg/mL的溶液；

聚合氯化鐵（PFC）：固體，F(xiàn)eSO₄含量（31.5±1）%，鹽基度50%-63%，配制成濃度1mg/mL的溶液。

（3）實驗儀器

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

3、操作方法

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

二、實驗結(jié)果

1、PAC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，分別投加2、4、6、8、10mL的PAC混凝劑，進(jìn)行混凝實驗，測上清液吸光度，計算脫色率，結(jié)果見圖1。圖1表明，pH值在5-9范圍，當(dāng)投加量＜6mL時，脫色率隨投加量的增加而上升，當(dāng)投加量＞6mL時，脫色率隨投加量的增加反而調(diào)小。pH值為8時，脫色效果較好，投加量4-6mL，脫色率變化不大，從經(jīng)濟(jì)角度考慮應(yīng)選4mL。因此，用PAC混凝劑處理造紙廢水時，應(yīng)控制投加量為4mL, pH值為8，脫色效果較好。

2、PAC的投加量與CODcr去除率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為7.5、8.0、8.5，分別投加2、4、6、8、10mL的PAC混凝劑，進(jìn)行混凝實驗。測上清液CODcr，計算CODcr去除率，結(jié)果見圖2，圖2表明，當(dāng)pH值為8時，投加量為6mL，CODcr去除率達(dá)到37%左右，再增加投加量，CODcr去除率反而下降；pH值在7-8.5，投加量＞8mL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8mL時，PAC混凝效果較佳，CODcr的去除率較高。

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6mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達(dá)78%，CODcr去除率可達(dá)37%。

3、PFC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，分別投加2、4、6、8、10mL的PFC混凝劑，進(jìn)行混凝實驗。測上清液的吸光度，計算其脫色率，結(jié)果見圖3。圖3表明，pH值為5-9，投加量＜4mL時，隨投加量增加，脫色率上升；當(dāng)投加量＞6mL，隨著投加量增加，脫色率反而下降；pH值為8，投加量在4-6mL時，上升趨勢緩慢。由此確定，用PFC混凝時，應(yīng)控制投加量為4mL，pH值為8，脫色效果較好。

4、PFC投加量與CODcr去除率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為7.5、8.0、8.5，分別投加2、4、6、8、10mL的PFC混凝劑，進(jìn)行混凝實驗。測上清液CODcr，計算CODcr去除率，結(jié)果見圖4。圖4表明，PFC混凝劑投加量由0增加到8mL，CODcr去除率總趨勢是上升的，投加量由6mL增加到10mL時，變化緩慢。由此確定，在pH值為8，投加量為6mL左右較合適。

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6mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達(dá)90%，CODcr去除率可達(dá)43%。

5、兩種混凝劑綜合效果和經(jīng)濟(jì)分析

（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，在較佳條件下（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）PAC和PFC混凝劑的經(jīng)濟(jì)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，且混凝處理的較佳投藥量相同，所以采用PFC較經(jīng)濟(jì)。

6、混凝劑的作用機(jī)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(luò)合離子狀態(tài)存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡(luò)合離子就會發(fā)生配位水解反應(yīng)，生成各種羥基鋁離子、羥基鐵離子，最終將產(chǎn)生氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀物析出。由于沉淀網(wǎng)捕機(jī)理，因此絮凝效果越來越好。當(dāng)pH值繼續(xù)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(yīng)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(jī)高分子混凝劑的凝聚機(jī)理與小分子有所不同，不僅與電荷作用有關(guān)，而且和其本身的長鏈特性有密切的關(guān)系，這可用架橋機(jī)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，這好像架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來，從而容易發(fā)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(nèi)才能發(fā)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(zhì)，就會在表面形成空間保護(hù)層，阻止了架橋結(jié)構(gòu)的形成，反而比較穩(wěn)定，使得絮凝不易發(fā)生，所以混凝劑的投加量具有一個較佳值，此時的混凝效果較好，超過此值時混凝效果會下降，若超過過多反而起到穩(wěn)定保護(hù)作用，不易凝聚，因而混凝效果也不好。

三、結(jié)論

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。

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

3、無論從經(jīng)濟(jì)上還是處理效果上考慮，選擇PFC混凝劑比PAC更合適。