絮凝法處理廢水的試驗(yàn)研究

王銳剛+米澤星

摘要：選用聚合氯化鋁等絮凝劑以及電氣石材料，進(jìn)行了絮凝法處理模擬廢水的試驗(yàn)研究。主要考察單一和組合情況下，不同絮凝劑的處理效果。結(jié)果表明，絮凝劑組合效果比較好。聚合氯化鋁鐵投藥量選取5mL，聚丙烯酰胺投藥量增加到2mL時(shí)，絮凝效果達(dá)到了最佳，濁度去除率達(dá)到了96.67%。聚合氯化鋁鐵投藥量選取5mL， 電氣石投藥量為6g（也即10g/L）時(shí)， 廢水濁度去除率達(dá)到了96.98%。可以認(rèn)為聚合氯化鋁鐵與電氣石組合去除廢水是一種可行的方法，為今后開發(fā)廉價(jià)、高效、安全的絮凝劑去治理環(huán)境污染，提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：絮凝劑；電氣石；廢水；濁度

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）04-0106-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.050

Abstract： The experimental study on the treatment of simulated wastewater was carried out by using flocculants such as PAC etc and tourmaline. The effects of different flocculants on the single and combined conditions were investigated. The results showed that the flocculant effect was good. When the dosage of PAFC was 5mL and the dosage of PAM was increased to 2 mL， the flocculation effect was the best and the turbidity removal rate reached 96.67%. When the dosage of PAFC was 5 mL and the dosage of tourmaline was 6g（i.e.10g/L）， the removal rate of turbidity was 96.98%. It can be concluded that the combination of PAFC and tourmaline is a feasible method for the removal of wastewater， which provides a reference for the future development of cheap， efficient and safe flocculants to control environmental pollution.

Key words：Flocculant；Tourmaline；Wastewater；Turbidity

水資源的匱乏以及水環(huán)境的污染，已經(jīng)影響到人們生產(chǎn)和生活的諸多方面。廢水中常含有懸浮體及膠體，這些物質(zhì)常因帶同種電荷而穩(wěn)定分散[1]。所以，絮凝法成為水處理的重要方法之一。

無機(jī)低分子絮凝劑來源廣、成本低，但用量大、殘?jiān)唷⑿Ч睢Ｏ啾榷裕瑹o機(jī)高分子絮凝劑（即IPF）可提高絮凝效果，價(jià)格比有機(jī)高分子絮凝劑（即OPF）低。不過IPF使用中會(huì)存在不穩(wěn)定問題。OPF用量少、絮凝快、殘?jiān)佟⑿Ч茫杀靖摺误w有毒。研究表明，復(fù)合型絮凝劑效果比較好，復(fù)合型無機(jī)的較多，比如PAFC、PAFS和PAFCS等，無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的較少。即使復(fù)合，目前效果也只可能提高到30%左右[1]。劉殿勇研究了工業(yè)廢渣制備混凝劑[2]。潘碌亭等人也進(jìn)行了絮凝劑制備和應(yīng)用研究[3，4]。對(duì)因此，研究和開發(fā)廉價(jià)、高效及安全的絮凝劑成為國內(nèi)外同行肩負(fù)的重任。

電氣石能吸附降解有機(jī)物，去除廢水中重金屬離子，但沒有形成產(chǎn)品推廣使用[5]。選代表性的絮凝劑：聚合氯化鋁（PAC）（無機(jī)、大分子）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）（無機(jī)、大分子、復(fù)合）和聚丙烯酰胺（PAM） （有機(jī)、大分子）以及新型材料電氣石來處理廢水，進(jìn)行模擬廢水的試驗(yàn)研究，考察廢水絮凝效果。探索絮凝規(guī)律及機(jī)理，分析絮凝參數(shù)，為今后開發(fā)新型絮凝劑去治理環(huán)境污染，提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用藥品均為分析純，試驗(yàn)用去離子水由實(shí)驗(yàn)室制備。

鹽酸：濃度為1mol/L；氫氧化鈉溶液：濃度為1mol/L；濁度標(biāo)準(zhǔn)液：按ISO7027方法配制；PAC溶液：濃度為10g/L；PAFC溶液：濃度為10g/L；PAM溶液：濃度為5g/L，含30%陽離子。

模擬廢水：選用維維豆奶粉配制，濃度為1g/L，濁度360NTU，COD為1100mg/L，pH值為6。

電氣石粉：500目，購于河北某礦產(chǎn)品公司，產(chǎn)地新疆。

1.2 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用儀器如下：六聯(lián)攪拌器（型號(hào)JJ-4），電子天平（型號(hào)FA21045N），pH計(jì)（型號(hào)ZD-2），濁度計(jì)（型號(hào)WGZ-ZA），恒溫干燥箱，恒溫水浴鍋、1L燒杯、容量瓶以及移液管等。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）首先確定廢水形成礬花所需絮凝劑的最小投藥量。取600mL的模擬廢水，在50rpm的速度下攪拌，并加入1mL 濃度為10g/L的PAC溶液后開始觀察絮凝現(xiàn)象，一直進(jìn)行到礬花出現(xiàn)，得到最小投藥量。

（2）確定絮凝劑的最佳投藥量。取6個(gè)lL的燒杯，均加入600mL模擬廢水。基于PAC的最小投藥量，分別選取不同的PAC的劑量，作為各個(gè)燒杯中廢水的投藥量。絮凝過程中操作如下：快速攪拌2分鐘，300rpm；中速攪拌10分鐘，100rpm；慢速攪拌10分鐘，50rpm；最后停下，靜置10分鐘，測(cè)定廢水濁度。

（3）類似上面敘述的步驟，改變絮凝劑以及其它條件，測(cè)定不同條件下的絮凝劑對(duì)廢水濁度的去除效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 投加PAC

投加單一PAC的試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)0.6L的廢水投加單一濃度為10g/L的PAC為6mL時(shí)，廢水中開始出現(xiàn)較多而大礬花。所以認(rèn)為，單一PAC的最小投藥量為6mL。從圖1可以看出，投藥量增加到8mL時(shí)，處理效果不再明顯增加，可以認(rèn)為此時(shí)PAC的絮凝效果較好，濁度去除率達(dá)到了88.31%，所以認(rèn)為，單一PAC的最佳投藥量為8mL。

2.2 投加PAFC

投加單一PAFC的試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)0.6L的廢水投加單一濃度為10g/L的PAFC為3mL時(shí)，廢水中開始出現(xiàn)較多細(xì)小礬花。所以認(rèn)為，單一PAFC的最小投藥量為3mL。從圖2可以看出，投藥量增加到5mL時(shí)，處理效果不再明顯增加，可以認(rèn)為此時(shí)PAFC的絮凝效果非常的好，濁度去除率達(dá)到了93.71%，所以認(rèn)為，單一PAFC的最佳投藥量為5mL。

通過圖1和圖2對(duì)比，明顯看出PAFC在同樣的條件下比PAC的處理效果要好。可見在相同的狀態(tài)下，PACF的最佳投藥量比相同濃度的PAC 所需的藥劑要少。

2.3 投加PAM

由于PAM不如 PAC和PAFC容易溶解，溶解PAC和PAFC不需要攪拌，而采用PAM進(jìn)行試驗(yàn)前，先要通過攪拌來快速溶解PAM。不同攪拌速度下，投加單一PAM體積為5mL時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，在轉(zhuǎn)速為300rpm時(shí)，單一PAM的絮凝效果最好，廢水濁度去除率達(dá)到了80.58%。然后考察投加單一PAM的最小投藥量和最佳投藥量，結(jié)果見圖4。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PAM加到3mL時(shí)廢水中開始出現(xiàn)了較大的礬花，可以確定最小得投藥量是3mL。從圖4中可以看出，在轉(zhuǎn)速為300rpm時(shí)， 單一PAM的投藥量增加到5mL時(shí)，絮凝體大而沉降快，去濁率達(dá)到了80.95%，所以認(rèn)為，本試驗(yàn)中單獨(dú)使用PAM，5mL即為最佳投藥量。

2.4 投加PAFC和PAM

由于PAFC是復(fù)合型，顯然效果優(yōu)于PAC；而PAM是有機(jī)高分子，具有橋連作用。所以，接下來選用PAFC和PAM組合來處理廢水。PAFC投藥量選取5mL，改變不同的PAM投藥量進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)用無機(jī)的電中和、有機(jī)的橋連機(jī)理來達(dá)到處理目的。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

從圖5可以看出，PAFC投藥量選取5mL，PAM投藥量增加到2mL時(shí)，絮凝效果達(dá)到了最佳，濁度去除率達(dá)到了96.67%。這樣組合使用PAFC和PAM絮凝劑，效果比較明顯。PAM投藥量過多增加，絮凝效果反而會(huì)下降，可能由于電荷反向飽和所致。

2.5 投加PAFC和電氣石

目前PAM應(yīng)用很普遍，考慮到PAM的單體存在毒性。所以我們考慮選用PAFC和電氣石組合來處理廢水。PAFC投藥量選取5mL，改變不同的電氣石投藥量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

從圖6可以看出，PAFC投藥量選取5mL，電氣石投藥量為1g時(shí)，廢水濁度去除率即可達(dá)到94.94%，電氣石投藥量增加到6g（也即10g/L）時(shí)，廢水濁度去除率增加大到96.98%，之后增加不再明顯。所以，PAFC與電氣石組合，當(dāng)PAFC投藥量選取5mL，電氣石投加10g/L比較合適。電氣石去除污染物速度還比較迅速，所以我們可以PAFC與電氣石組合去處理廢水中的濁度[5]。

3 結(jié)論

（1）選用單一絮凝劑，PAC的最小投藥量和最佳投藥量分別為為6mL和8mL，濁度去除效果不算理想； PAFC的最小投藥量和最佳投藥量分別為為3mL和5mL，濁度去除效果好于PAC，主要由于PAFC是復(fù)合型的；PAM的最小投藥量和最佳投藥量分別為為3mL和5mL，可以等量的PAM絮凝效果優(yōu)于PAFC。

（2）PAFC投藥量選取5mL，PAM投藥量增加到2mL時(shí)，絮凝效果達(dá)到了最佳，濁度去除率達(dá)到了96.67%。

（3）PAFC投藥量選取5mL，電氣石投藥量為6g（也即10g/L）時(shí)，廢水濁度去除率達(dá)到了96.98%。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭懷禮.生物絮凝劑與絮凝技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]劉殿勇.鋼渣煤矸石制取復(fù)合鐵鋁混凝劑及混凝效果研究[J].中國資源綜合利用，2011，29（10）：25-27.

[3]潘碌亭，束玉保.聚合氯化鋁鐵絮凝劑的制備及其在焦化廢水深度處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境污染與防治，2009，31（9）：27-29.

[4]鄭懷禮，龍騰銳，袁宗宣.絮凝法處理重要制藥廢水的試驗(yàn)研究[J].水處理技術(shù)，2002，28（6）：339-342.

[5]張玉龍，邢德林.環(huán)境友好無機(jī)材料制備與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國石化出版社.2008.

作者簡(jiǎn)介：王銳剛（1978-），男，博士，研究方向?yàn)樗廴究刂萍夹g(shù)。