滑石粉强化混凝处理造纸废水的研究

滑石粉强化混凝处理造纸废水的研究摘要:选择滑石粉作为助凝剂,分别与PFS、PAC和PAFS混合,强化混凝处理造纸废水,考察了滑石粉对污染物的强化去除作用。结果表明:采用滑石粉作为助凝剂处理造纸废水,CODCr的去除率可以达到90%以上,SS去除率可以达到80%以上,其中滑石粉对SS的强化去除作用显著;滑石粉作为助凝剂用量少,成本低且处理效果好,具有较好的经济效益和环境效益。关键词:滑石粉;助凝剂;造纸废水;强化混凝中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:1009-9735(2009)02-0073-03造纸废水污染物浓度高,成分复杂,可生化性差,是较难处理的工业废水之一。目前,造纸废水的处理方法主要有:混凝法、膜析法、吸附法、气浮法、生物处理法、化学氧化法、光电催化法等[1-2]。采用混凝剂物化处理造纸废水具有占地少、设备简单、运行管理方便等特点,是废水处理的有效方法[1,3]。混凝法适应性强,工艺简单,但处理过程中要使用大量药剂,处理成本较高,产生的污泥量大脱水困难,易产生二次污染,因此该法处理效果有限[3]。目前对混凝法的研究主要集中在探讨各种混凝剂的工艺条件、处理效果、经济价值以及开发新型高效的混凝剂。混凝剂的选择总的原则是要求混凝效果好,来源充足,成本低,使用方便。混凝剂的种类较多,目前工程应用较多的是铁盐系、铝盐系混凝剂,有机混凝剂和复合混凝剂[4]。从经济条件及投入产出比角度看,强化混凝工艺比较适用于中小纸厂[5]。本文选择普通滑石粉作为助凝剂,分别与聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合铝铁(PAFS)等混合,强化混凝处理造纸废水,从废水的化学需氧量(CODCr)和悬浮物(SS)方面,考察滑石粉对污染物的强化去除作用。1实验1.1主要原料滑石粉为市售产品,具有洁白、细腻、无臭、无味、无沙性颗粒特性,目数为425目,白度为98%。聚合硫酸铁(PFS)选用合肥市净水厂生产的液态产品,聚合铝铁(PAFS)选用合肥市净水厂生产的固态产品,其表征值B=30%。实验水样来自六安市某造纸厂,水质如下:pH值7.1,CODCr为398.6mg/L,SS为362mg/L,色度430度。1.2实验方法搅拌时间和搅拌强度是影响混凝处理的重要参数,以保持烧杯内颗粒均匀悬浮起来为度,以加强混凝沉淀效果。搅拌时间及强度参考文献[6][7][8]的研究结果,并进行优化实验。采用PFS作混凝剂时:300r/min快速搅拌30s,150r/min中速搅拌6min,60r/min慢速搅拌20min;采用PAC作混凝剂时:300r/min快速搅拌1min,50r/min中速搅拌10min,60-80r/min慢速搅拌20min;采用PAFC作混凝剂时:300r/min快速搅拌2min,150r/min中速搅拌10min,50r/min慢速搅拌5min。搅拌结束后静止沉淀40min,然后取上清液进行分析测定。助凝剂在慢速搅拌开始时加入。实验评价指标为CODCr、SS、pH值。其中CODCr、SS测定采用标准方法,pH值测定采用PHS-2C型酸度计。2结果与讨论不同混凝剂的投加量及其工艺条件的不同,直接影响废水的处理效果。本研究分别采用PFS、PAC、PAFS为混凝剂,考察其投加量对污染物去除效果的影响,并分别与添加滑石粉后的处理效果进行比较。2.1PFS、PAC、PAFS的投加量对污染物去除效果的影响PFS、PAC、PAFS的用量对混凝效果的影响如图1-图3所示。由图1-图3可知,CODCr、SS的去除率均随PFS、PAC、PAFS投加量的增加有先上升而后又下降的趋势。当PFS投加量为0.6~0.8ml/L时、PAC投加量为120~160mg/L时、PAFS投加量约为50mg/L时,分别取得较好的处理效果。仅从污染物的去除效果来看,PAFS略优于PFS和PAC。2.2滑石粉的投加量对污染物去除效果的影响混凝实验是在PFS的用量为0.8ml/L、PAC用量为160mg/L、PAFS用为50mg/L时,分别加入滑石粉作为助凝剂,考察滑石粉投加量对污染物去除效果的影响。实验结果如图4-图6。从实验结果可以看出,不同混凝剂与滑石粉组合,滑石粉投加量对污染物去除效果的影响显著。当PFS的用量为0.8ml/L,滑石粉投加量为0.8g/L~1.0g/L时,污染物去除效果最优;当PAC用量为160mg/L,滑石粉投加量为1.2g/L时,污染物去除效果最优;当PAFS用量为50mg/L时,滑石粉投加量为0.4g/L~0.5g/L时,污染物去除效果最优。强化混凝处理后的水样澄清,色度明显减小,且絮凝体不膨松,沉降性较好。2.3滑石粉的助凝作用根据混凝动力学中碰撞速率方程及表面络合理论,滑石粉的化学式为Mg3(Si4O10)(OH)2,属于层状硅酸盐黏土矿类,拥有大量的表面羟基,它们均可参与各种表面质子迁移,配体交换及络合反应,因此,滑石粉的表面络合吸附和碰撞速率的共同贡献,使其具有一定的助凝作用[5]。本研究在优化的实验条件下,滑石粉与PFS、PAC、PAFS组合,使CODCr的去除率分别提高了3·0%、4.0%和2.5%;使SS去除率分别提高了27·1%、29.4%和26.5%。可见,混凝过程中滑石粉的加入对污染物的去除具有一定的强化作用,尤其对SS的强化去污作用显著。3结论(1)通过实验研究,分别以PFS、PAC和PAFS为混凝剂处理造纸废水,仅从污染物的去除效果来看,PAFS略优于PFS和PAC。(2)利用滑石粉作为助凝剂,与PFS、PAC和PAFS配合使用处理造纸废水,可使CODCr的去除率提高2.5~4.0%,使SS去除率提高了26.5%~29·4%。滑石粉的加入强化了造纸废水的处理效果,且处理后絮凝体较密实、沉降性好,水样澄清。(3)本实验中滑石粉不仅用量少,成本低而且处理效果好,稳定,具有一定的经济效益和环境效益。参考文献:[1]张旋,姜洪雷.造纸废水治理技术的研究进展[J].工业水处理,2007,27(1):8-11.[2]隋智慧.无机复合混凝剂处理造纸综合废水[J].中国造纸,2005,24(5):26-29.[3]朱亦仁.膜分离和光催化氧化技术在造纸废水处理中的应用及研究进展[J].徐州师范大学学报(自然科学版),2007,25(4):1-7.[4]徐东辉,李德生,王宝山.强化处理技术在造纸废水处理中的试验研究[J].江苏化工,2001,29(2):36-39.[5]杨崇豪,周瑞云,张洁.超细滑石粉强化混凝处理废纸造纸废水[J].中国造纸,2006,25(6):28-30.[6]韦晓燕.聚硅硫酸铝处理造纸废水的研究[J].中国造纸,2003,22(9):73-74.[7]贾青竹,李超,王青臣,等.聚硅铝铁絮凝剂在造纸中段废水处理中的应用[J].中国造纸,2006,25(7):71-72.[8]杨玲.混凝-SBR-吸附法处理制浆造纸废水[J].中国造纸,2005,24(6):18-21.