PAFC與PAM復(fù)合絮凝劑處理泡菜廢水*

趙芳，蒲彪，劉興艷，陳安均

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川雅安，625014)

眉山是聞名全國的“中國泡菜之鄉(xiāng)”。2008年其泡菜產(chǎn)量約70萬t，據(jù)估計(jì)每年泡菜加工至少產(chǎn)生700萬t廢水，廢水里含有的氮、磷營養(yǎng)鹽是造成水體富營養(yǎng)化的主要化合物。泡菜廢水含鹽量在2%～15%，直接排放污染了當(dāng)?shù)氐耐寥溃瑫?huì)造成土壤嚴(yán)重的鹽堿化。

食品廢水的處理方法，主要有生物法、吸附法、氧化法等，其中混凝法是常用方法之一。混凝法的關(guān)鍵是選擇合適的混凝劑，無機(jī)高分子混凝劑以其高效性和低腐蝕性為大家所青睞，常用于工業(yè)廢水的前處理、城鎮(zhèn)生活污水的前期和后期處理等［1－3］。常用的無機(jī)混凝劑有聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合氯化鋁(PAC)、氯化鐵、硫酸鋁等PAFC，是近十幾年發(fā)展起來的新型鋁鐵復(fù)合無機(jī)絮凝劑，兼有鐵鹽、鋁鹽混凝劑的特性，反應(yīng)速度快，形成絮凝體大、沉降快、過濾性強(qiáng)等，尤其在脫色、去除COD和SS等方面具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，且克服了鋁鹽處理后水樣殘余鋁濃度高、沉降速度慢的不足［4］。本研究采用絮凝法對泡菜廢水進(jìn)行了絮凝燒杯試驗(yàn)，討論了絮凝劑的選擇、PAFC與聚丙烯酞胺(PAM)的不同用量、pH值以及溫度對絮凝效果的影響，確定了絮凝劑處理廢水的較佳絮凝條件。為泡菜廢水的后期處理提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)藥品及儀器

試劑:試驗(yàn)采用的混凝劑PAFC(化學(xué)純，江蘇武進(jìn)振亞化工廠)，使用時(shí)配成5%的水溶液，PAM，陰離子型，相對分子質(zhì)量約為3×106，使用時(shí)配成1%的水溶液。

材料:泡菜廢水由眉山市李記泡菜廠提供，其COD值為1 000～5 000 mg/L，pH值為3.5～5.5，色度為40，色澤為淡黃色。

主要儀器:90-2型定時(shí)恒溫磁力攪拌器，上海滬西儀器分析廠;BT124S型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市富華儀器有限公司;FZ UV-2102 PCS型紫外可見分光光度計(jì)，尢尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 混凝試驗(yàn)

選擇 PAFC、PAC、FeCl3、聚合硫酸鐵(PAS)、Al2(SO4)3(因?yàn)閺U水酸性較強(qiáng)，所以應(yīng)加入適量的消石灰調(diào)節(jié)pH7)作為絮凝劑，通過對廢水處理前后COD值、TP和NH3-N的比較，選出最佳絮凝劑。再通過單因素試驗(yàn)確定PAFC和PAM的最佳投入量、pH值、最適溫度。在500 mL的燒杯中加入500 mL泡菜廢水水樣，定位在磁力攪拌器上，調(diào)節(jié)pH值，加入混凝劑，快速攪拌3 min，再中速攪拌30s，靜置30 min后取上清液測定COD、NH3-N和TP值。

1.2.2 試驗(yàn)方法

COD值測定:采用重鉻酸鉀法。

TP測定采用鉬酸銨分光光度法。

NH3-N測定:采用蒸餾-中和滴定法。

2 結(jié)果與討論

2.1 絮凝劑的篩選

為篩選出最適合泡菜生產(chǎn)廢水處理的混凝劑，根據(jù)試驗(yàn)條件對 PAFC、PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3進(jìn)行混凝效果的比較，結(jié)果如表1所示。

表1 五種絮凝劑對應(yīng)的絮凝效果

在廢水pH 7時(shí)，相同條件下，5種絮凝劑對應(yīng)的絮凝效果列于表1。從表1可見，PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3對廢水的COD、NH3-N和TP均有一定的去除率，但絮凝效果均不理想，而PAFC的絮凝效果則較為顯著，對COD、NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到79.7%、47.3%、88%。因此，本研究擬采用PAFC處理泡菜廢水。

2.2 pH值對處理效果的影響

固定溫度35℃，PAFC投放量90 mg/L，PAM用量60 mg/L，改變pH，考察不同pH對處理效果的影響。結(jié)果見圖1。

圖1 pH值對廢水處理效果的影響

絮凝過程中，廢水的pH值也是影響絮凝效果的一個(gè)重要因素，它對膠體表面電荷的Zeta電位，絮凝劑的性質(zhì)和作用等都有很大的影響。若pH值調(diào)整恰當(dāng)，可以節(jié)約大量藥劑，降低成本，且能使絮凝作用發(fā)揮得完全，絮凝效果好;反之，pH值選擇不當(dāng)，輕者影響絮凝效果，重者不能形成絮凝沉淀，甚至使已形成的絮凝體重新變成膠體溶液。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著pH值的增大，COD、NH3-N和 TP的去除率都增大，當(dāng)達(dá)到pH 7時(shí)，COD、NH3-N的去除率均最大，此時(shí)絮凝效果最佳。再繼續(xù)增大pH值，則COD、NH3-N的去除率均趨于下降的趨勢，TP的去除率趨于平緩。因此，本試驗(yàn)選擇pH值為7。

2.3 溫度對處理效果的影響

固定pH為7，PAFC投放量90 mg/L，PAM用量60 mg/L，改變溫度，考察不同溫度對處理效果的影響。結(jié)果見圖2。

圖2 溫度對廢水處理效果的影響

溫度是影響混凝效果一個(gè)重要因素，高溫易使絮凝劑高分子鏈斷裂，絮凝效果降低，此時(shí)PAFC混凝形成的絮體較輕，溫度高，不利于絮體的沉降。低溫時(shí)絮凝劑不均勻，不能形成大的絮凝體。從圖2可以看出，隨著溫度的升高，COD、NH3-N和TP的去除率都增大，30℃時(shí)，NH3-N和TP的去除率增勢趨于平緩，35℃時(shí)，COD的去除率最大，此時(shí)絮凝效果最好。綜合考慮，本試驗(yàn)選擇絮凝溫度35℃。

2.4 PAFC投放量對處理效果的影響

固定pH 7，溫度35℃，PAM用量60 mg/L，改變PAFC投放量，考察不同PAFC投放量對處理效果的影響。結(jié)果見圖3。

圖3 PAFC投放量對廢水處理效果的影響

絮凝劑投加量不足時(shí)，絮凝不充分;而絮凝劑投加量過大時(shí)，廢水中膠粒被過多的絮凝劑所包圍，失去同其他膠粒結(jié)合的機(jī)會(huì)，出現(xiàn)再穩(wěn)定狀態(tài)不易凝聚。由結(jié)果可知，隨著絮凝劑用量的增加，COD、NH3-N和TP的去除率都增大，當(dāng)用量達(dá)到90 mg/L時(shí)，絮凝效果最佳。再增加用量，則COD的去除效果出現(xiàn)下降的趨勢，且形成的礬花疏松細(xì)碎，不易沉降，而NH3-N和TP的去除率均變化不大。因此，PAFC投放量控制在90 mg/L左右。

2.5 PAM投放量對處理效果的影響

固定pH 7，溫度35℃，PAFC用量90 mg/L，改變PAM投放量，考察不同PAM投放量對處理效果的影響。結(jié)果見圖4。

圖4 PAM投放量對廢水處理效果的影響

從圖4可見，投加PAFC后再投加PAM溶液，可使COD、NH3-N和TP的去除率達(dá)到較高水平。由于PAM作為有機(jī)高分子聚合物，強(qiáng)化了對水中膠粒的吸附架橋作用，高分子凝聚劑對水中膠粒的席卷、包裹作用，因而去除率不但未由于PAFC的用量減少而下降，反而得以提高［5］。從圖4還可看出，在PAM投加量為60 mg/L左右時(shí)，COD、NH3-N和TP的去除率最高，當(dāng)PAM的投加量過大，膠粒表面因負(fù)荷過多的PAM分子而使膠粒之間斥力增大，也會(huì)出現(xiàn)復(fù)穩(wěn)現(xiàn)象［6］，因此PAM投加量應(yīng)控制在60 mg/L左右。

3 結(jié)論

(1)取泡菜生產(chǎn)廢水，研究 PAFC、PAS、PAC、FeCl3、AL2(SO4)3混凝劑對泡菜生產(chǎn)廢水的絮凝效果，處理前后超標(biāo)指標(biāo)降解分析，COD、NH3-N和TP的濃度均有所降低。5種藥劑比較來看，PAFC對泡菜廢水的COD、NH3-N和TP的去除率均高于其他幾種絮凝劑，因此選擇PAFC作為最佳的絮凝劑。

(2)試驗(yàn)研究表明，PAFC與PAM混合使用對泡菜生產(chǎn)廢水進(jìn)行預(yù)處理是可行的，當(dāng)廢水COD濃度在1 000～5 000 mg/L時(shí)，PAFC用量90 mg/L，PAM用量60 mg/L，pH 7，溫度為35℃，在此條件下，泡菜廢水處理率為:COD、NH3-N、TP去除率分別為83.9% 、47% 、92.5% 。

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