皮革廢水處理中絮凝沉降工藝的改進與應用

張正旺

（合肥市斯康環境科技咨詢有限公司，安徽 合肥 230001）

1 絮凝劑在皮革廢水處理中的應用現狀

目前，皮革工業對于我國經濟的發展具有非常重要的作用，其產值在我國工業總產值中占有較大比重。如此大規模的皮革生產勢必會排放出大量的含有各種污染物和雜質的廢水，并且皮革廢水中的鹽含量較高，酸堿度也較高，其中所蘊含的雜質成分也較為復雜，這使得皮革廢水的處理和排放要求更為復雜，導致皮革廢水處理難度大，工藝要求更高。目前，國內的大量皮革廢水處理達標率并不理想，排放的廢水對于人的身體健康和自然環境都存在著極為嚴重的安全隱患。所以需要進一步地研究和改進皮革廢水處理工藝，利用廢水酸堿度對絮凝沉降效果的影響，調整皮革企業廢水處理中絮凝沉降工藝的整體流程，可以通過在皮革廢水中添加殘留酸調整廢水的酸堿 度[1]。

在利用絮凝劑處理皮革廢水時，使用較為廣泛的絮凝劑有活性炭和硅藻土，按照實際使用效果來看，硅藻土對皮革廢水的絮凝效果要優于活性炭。硅藻土和活性炭對皮革廢水的絮凝作用會隨著曝氣時長的不同而發生改變，發生這種情況主要是因為活性炭以及硅藻土自身具備的吸附原理差異所造成的，許多硅藻酶基團覆蓋在硅藻土的外層和內層，同時帶有正電荷的氫離子在水中會發生分解，使硅藻土的表面顯示為負電荷，活性污泥里的細菌外層也顯示為負電荷。所以，在第一次向皮革廢水中倒入硅藻土時，硅藻土會與細菌膠束產生相互作用力而進行彈撞，當其中的顆粒攜帶了正電荷，硅藻土的外表層就可以成功地展現其吸附雜質的功能，并在吸附過程中發生反應，將其進行聚攏并下沉。但是如果想讓硅藻土的吸附能力完全展現，必須要先中和其外表層的負電荷，因此將硅藻土倒入皮革廢水中以后，其發生反應和產生效果的速度會較為遲緩，并且對于容量不同的皮革廢水池所發生反應的效果也有所不同，因此需要相關研究人員對此進行深入地研究，以取得更好的實驗結果。并且，硅藻土外層附帶的負電荷在與水中的正電荷發生反應得到中和之后，其整體的結構就會發生轉變，不再具備足夠的穩定性，而且硅藻土相較于活性炭更加稠密，還能夠吸取飽和硅，然后再發生聚合之后，硅藻土的質量就會增加，從而能夠順利地將水中的雜質吸附之后再進行沉淀，直到降到水 底[2]。

2 皮革廢水處理中絮凝沉降的酸堿度取值

在進行皮革廢水處理中的絮凝沉降工作時，在除藻以及絮凝的環節里，不管是針對何種藻類的消除工作，只有在酸堿度取值范圍為7.0～7.3時，其最后所得到的絮凝沉降效果最為優異。如果其酸堿度取值大于7.3時，其最后所取得的絮凝沉降效果顯然要差一些。經過絮凝沉降終點的酸堿度取值實驗可知，當皮革廢水處于絮凝沉降工作時，其中藻類液體的酸堿度和絮凝劑的酸堿度并不會發生變化。調整皮革廢水的酸堿度，可提高PAFC（復合鋁鐵）和PAM（聚丙烯酰胺）的獲取量，但絮凝并沉降后，上清液化學需氧量的消除率沒有能夠得到明顯地提升。然而，如果將皮革廢水的酸堿度調整成7.0時，投入少量的PAFC以及PAM就能夠明顯提升皮革廢水中化學需氧量的消除率。

在皮革廢水處理過程中，適當調整廢水的酸堿度，能使皮革廢水的絮凝沉降處理達到較好的效果，同時還能夠在絮凝劑中適當增加粘土的密度或者含量，從而使絮凝效果得到進一步提升[3]。如果硅藻土在絮凝之后不能夠順利地沉降，那么就能夠提升絮凝劑中高嶺土的含量，使其能夠更好地完成沉降。活性炭和硅藻土都能夠有效地推動皮革廢水中各種雜質的絮凝和沉降，但是相較而言，硅藻土的效果更好，而活性炭的處理速度更快。

3 絮凝工藝及絮凝劑的分類

由于絮凝工藝能夠將皮革廢水中的各種固態雜質和液體進行分離，因此也可應用于其他化工生產等相關領域。絮凝工藝不僅能夠用于工業廢水的絮凝清潔，還能夠與其他相關環節配合，當部分江河湖水中藻類泛濫，出現富營養情況時，也能夠利用絮凝工藝對其水質中的藻類進行一定的清理和管制。而絮凝工藝中所使用的絮凝劑品種繁多，每種絮凝劑都具有其獨特的特性和作用，可以針對不同類型的水質達到其獨特的絮凝效果。

3.1 無機混凝劑

無機混凝劑主要是由高分子量的無機絮凝劑與低分子量的無機絮凝劑相互構成[4]。無機混凝劑在地下水排放以及廢水的活性污泥處理相關工作中較為常見，這種無機混凝劑的生產成本較低，使用方便，但是無機混凝劑對于皮革廢水的處理存在一定的局限。比如說，無機混凝劑使用限制較多；使用無機混凝劑時，投放的數量較大；無機混凝劑存在較大的腐蝕性，容易對設備或周圍環境及設施造成損壞；無機混凝劑的絮凝效果較差。在60年代末，相關研究人員逐漸研發出了無機聚合物絮凝劑，并慢慢普及到各類水質處理工程，并因其具備低風險、低成本且無毒、無害、無腐蝕等特性，逐漸代替了無機混凝劑。同時無機混凝劑的生產也逐漸被無機聚合物絮凝劑的廣泛普及而逐漸取代。在這種絮凝劑中，聚氟化鋁是其中一種前期采用的陽離子絮凝劑。由于無機聚合物絮凝劑的研發成果受到了廣泛認可，且其在工業領域中的使用受到了廣泛推廣，對其的研究和改進也在持續不斷地進行中。目前，由于聚硫酸鋁和聚鐵具備較高的絮凝效果，且其絮凝較為緊密，聚集和沉降的速度也較為迅速，因此這種絮凝劑同樣也被社會以及相關行業領域所廣泛使用和重視[5]。雖然陽離子絮凝劑的使用數量較少，但這種絮凝劑與以往所使用的絮凝劑相比較，其適用范圍較大，并且絮凝效果也較好。活化硅酸和聚合硅酸是較為高效的陰離子絮凝劑，這種類型絮凝劑的工作原理主要是絮凝劑中的陰離子基團和顆粒表層兩者間存在氫鍵，由范德華力效應使其產生了吸附力，從而有效吸附廢水中的各種雜質和物體，且沒有出現電中和現象。

目前，復合無機聚合物絮凝劑中包含了較為復雜的成分，其中最主要且分子量最多的成分是硅酸鹽、鋁鹽以及鐵鹽等成分，這些成分能夠有效地將各類復合無機聚合物進行絮凝沉降，其所取得的絮凝沉降效果較為顯著。

3.2 有機高分子聚合物絮凝劑

隨著現代化絮凝沉降工藝的不斷改進和應用，對于有機聚合物絮凝劑的研發進程也在逐步加快，一般來說，水溶性聚合物以及合成聚合物的絮凝劑都是較為關鍵的種類，這種類型的絮凝劑所對應的分子質量范圍大多在103～107，這種聚合物能夠在與液體發生反應后呈現出較為顯著的電解功效。研究表明，絮凝劑的分子量越大，其分子鏈就會越長，在工作中所產生的絮凝沉降效果也就會越好。因為各種有機高分子聚合物絮凝劑在與液體發生反應后都會生成各不相同的電荷，所以高分子絮凝劑可分為非離子、陰離子以及陽離子絮凝劑。一般來說，懸浮液以及膠體顆粒所攜帶的都是負電荷，所以有機高分子絮凝劑的陽離子合成已經成為絮凝沉降工藝改進中的重點研究項目。陽離子絮凝劑主要涵蓋了多銨鹽、聚丙烯酰胺、季銨鹽和一系列相關的產物[6]。

3.3 天然聚合物混凝劑

長期以來，研究人員一直在利用天然高分子絮凝劑進行相關研究和水質處理。當時，合成高分子絮凝劑還沒有得到廣泛地推廣和應用，但是天然聚合物絮凝劑卻早已在各個工業生產行業的水質處理作業中得到了應用。隨著20世紀70年代合成聚合物絮凝劑的廣泛推廣和應用，天然聚合物混凝劑的使用也被逐漸取代。由于社會發展的主要目的是著重提高人們的生活品質并對自然環境進行保護，因此各種合成高分子絮凝劑所攜帶的有害物質也逐漸受到了人們的重視，使得合成高分子絮凝劑的使用再次受到了限制。因此，天然聚合物混凝劑又重新出現在了人們的視野當中。天然聚合物混凝劑因其具備類別豐富、資源量大及制作成本較低并且不含有毒物質等優質特性而被廣泛應用，并且對于自然界來說，應用天然聚合物混凝劑進行水質處理更加環保，其物質更容易被自然界進行降解[7]。因此，目前工業生產的水處理作業所采用的絮凝沉降工藝中所使用的絮凝劑大多都是天然聚合物絮凝劑。

4 皮革廢水處理中部分絮凝劑的改進與應用實驗

4.1 聚合硫酸鐵的實驗

4.1.1 最佳投加量范圍的調整

此次實驗所選取的聚合硫酸鐵PFS為淡黃色粉末狀絮凝劑，其中所含成分主要為（Fe1+），其含量大于11%；皮革生產廢水的酸堿度為9.0～13，液體為深藍色，其中有黑灰色雜質，較為渾濁，無法讓其自行進行雜質沉降，實驗所配置的PFS絮凝劑濃度為100 g/L。根據不同環節的各項實驗所得出的數據，并將其進行計算分析，我們可以得出聚合硫酸鐵絮凝劑的最優投放量為300～500 mg/L，并且其最佳的酸堿度范圍為7.5～9.0[8]。

4.1.2 實驗效果

此次實驗的規模為實驗室范圍，皮革廢水的處理量為1 000 mL。實驗所采用的廢水酸堿度被調整為8.5～9.5，從聚合硫酸鐵絮凝劑加入到產生絮凝沉降的時長為2 h，最后采集上清液進行檢測。表1為聚合硫酸鐵絮凝劑的最優投放量，其中絮凝劑投放量以體積標注，每投放一毫升就相當于投放了一百毫克的絮凝劑。

表1 為聚合硫酸鐵絮凝劑的最優投放量

4.2 聚合氯化鋁的實驗

4.2.1 最佳投放量范圍的調整

此次實驗所選取的PAC為黃色粉末狀的固體絮凝劑，其中的主要成分為Al2O3，其含量大于等于30%。皮革廢水酸堿度取值范圍為8.5～11，其呈現為褐色的渾濁液體，其中含有黑灰色的雜質，無法使其自行沉降，PAC絮凝劑的配置質量濃度為100 g/L。實驗表明，PAC絮凝劑的最佳投放量為200～350 mg/L[9]。

4.2.2 實驗結果

此次實驗規模為實驗室范圍，皮革廢水的處理量為1 000 mL，廢水的酸堿度調整為8.5～10。從投放PAC絮凝劑到產生絮凝沉降的時長為2 h，采集上清液進行檢測。表2為聚合氯化鋁的最佳投放量，其中絮凝劑投放量以體積來標注，每投放一毫升就相當于投放了一百毫克的PAC絮凝劑。

表2 為聚合氯化鋁的最佳投放量

本次實驗所采用的兩種絮凝劑都屬于目前工業領域和皮革廠廢水處理所常用的絮凝劑，其作業所產生的絮凝沉降效果和效率都較為優異，屬于皮革廢水處理中絮凝沉降工藝中較為不錯的絮凝劑類型[10]。

5 結語

皮革廠所產生廢水的酸堿度取值對于PAM和PAFC復配消除COD的影響極為關鍵，對于酸堿度為7.0的皮革廢水來說，在其中投放適當絮凝劑所能達到的絮凝沉降效果最佳。另外，硅藻土以及活性炭都可以有效聚集和沉降皮革廢水中的活性污泥，且活性炭的絮凝沉降速度較快但是效果和去除效率并不理想；硅藻土的去除效率較高但是絮凝沉降速度較慢。如果將這兩種物質進行有效結合，就能夠更快且更高效地完成皮革廢水的絮凝沉降作業。