高分子絮凝剂处理橡胶废水的研究

高分子絮凝剂处理橡胶废水的研究-17-高分子絮凝剂处理橡胶废水的研究（天津双安劳保橡胶有限公司，天津，300221）摘要:（（)()()()（()）()关键词:DOI10.3969/j.cn.12-1350(tq).2014.05.004橡胶废水是指轮胎厂、轮胎修理厂、橡胶工业制品厂及再生橡胶厂生产过程中排出的废水，包括清洗废水、硫化废水、再生胶废水等。其特点是排放周期不确定，水质较复杂，除含有洗涤剂、胶汁外，还可能含有较多的酸碱、有毒有害的有机物和重金属等[1]。目前，橡胶车间废水还缺少一种既经济高效又普遍适用的处理工艺，大多不经过处理或者只经过简单的处理就排入下水道，容易对污水处理厂造成冲击负荷而且不能被有效处理；进入环境后可能经过长期的生物蓄积作用，破坏植物的生长、危及动物和人的生命，形成“蝴蝶效应”，也不符合国家的有关规定[1-3]。混凝法是一种常用的水处理方法，具有经济、高效、适用范围广等优点[4-6]，是非常好的废水处理或预处理方法。高分子絮凝剂是一类新型絮凝剂，分为有机高分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂，具有用量小、絮凝效果好等优点。我们针对橡胶车间废水的水质情况，系统地研究了混凝处理废水的方法，特别对高分子絮凝剂对处理橡胶废水的方法和效果进行了研究和探索。1.实验1.1仪器和试剂TA6-1程控混凝搅拌仪（武汉恒岭科技有限公司），5B-3型COD快速测定仪（兰州连华环保科技有限公司），WGZ-2型散射光浊度仪（上海昕瑞仪器仪表有限公司），320-S型pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）。硫酸铝、硫酸铁、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM），均为分析纯，分析所用水为去离子水。作者简介：孔昊楠（1985-）男，天津人，硕士学位，现任职于天津双安塑料制品有限公司技术部。橡塑资源利用-18-1.2实验样品实验所用原水取自某橡胶企业的废水排水口。考虑其水质的复杂性和可能产生的周期变化，实验所用水样为7d的混合水样，其水质情况见表1。1.3实验方法1.3.1pH、浊度和CODCr的测定用320-S型pH计测定水样的pH[7]。浊度和CODCr分别用WGZ-2型散射光浊度仪和5B-3型COD快速测定仪测定。表1橡胶废水水质原水混合水样pH浊度/NTUCODCr（mg/L）pH浊度/NTUCODCr（mg/L）2.00-8.0025-150250-6006.8582.61350.51.3.2混凝实验方法取200mL废水于烧杯中，再往烧杯中投加一定量的絮凝剂，搅拌混合均匀，调节体系pH。先快速搅拌2min（200r/min），然后慢速搅拌10min（50r/min），待大量的絮凝物沉淀，废水逐渐变清，30min后取上清液进行测定，分析混凝前后废水的CODCr、浊度等变化。2.实验结果与讨论2.1絮凝剂的初步筛选表2不同絮凝剂絮凝效果对照絮凝剂投药量/(mg/L)加药初外观沉降速度矾花生成速度絮体特征浊度去除率(%)CODCr去除率(%)Fe2(SO4)360黄、混浊较慢较慢黄、小95.825.9AL2(SO4)360灰白、混浊较慢慢白、小94.427.2PAC60灰白、混浊快快白、松、大97.644.9PFS60黄、混浊快快黄、实、大97.741.8PAM60灰白、混浊很快很快白、松、团98.239.7按混凝实验方法，选取2种无机低分子絮凝剂、2种无机高分子絮凝剂和1种有机高分子絮凝剂，调节至一定的pH，进行混凝试验，试验结果见表2。从表2可以看出：这5种絮凝剂对橡胶废水都有一定的处理效果，浊度去除率都在90%以上，CODCr的去除率为20%～50%。无机低分子絮凝剂高分子絮凝剂处理橡胶废水的研究-19-Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3处理废水时,生成絮体速度慢、矾花较小、沉降慢，并且CODCr去除率较低。有机高分子絮凝剂PAM处理废水时，虽然生成絮体快、沉降速度快且浊度去除率较高，但是CODCr去除率与PAC和PFS相当，而成本却远高于PAC和PFS。因此，选取无机高分子絮凝剂PAC和PFS，对橡胶废水进行混凝处理研究。2.2投药量对絮凝效果的影响取一定量混合水样，调节至一定pH。按混凝实验方法作PAC和PFS的投药量试验。试验结果见图1和图2。结果表明，2种絮凝剂都存在一个昀佳投药量。在此投药量下，混凝处理效果昀佳。如果超过此投药量，浊度增加，CODCr去除率下降，絮体出现再稳现象。PAC对CODCr的去除率较高，浊度去除率与PFS相当,但PFS处理后的水样成淡黄色，存在造色问题。PAC混凝的CODCr去除率高于PFS，一方面可能因为PAC形成的矾花大，沉降性能好，附带卷吸作用好。另一方面，橡胶废水中含有一定量的阴离子表面活性剂（LAS），而根据相关研究，PFS只能去除废水中的胶体，不能与游离状态的阴离子表面活性剂发生作用，而PAC不仅能和废水胶体结合，还能与游离状态的阴离子表面活性剂结合。絮凝剂投加量/(mg/L)020406080100120140CODCr去除率(%)384042444648PFSPAC絮凝剂投加量/(mg/L)020406080100120140浊度去除率(%)95.095.596.096.597.097.598.0PACPFS图1投药量对CODCr去除率的影响图2投药量对浊度去除率的影响2.3pH对絮凝效果的影响取一定量混合水样，PAC和PFS的投药量均为80mg/L，在不同的pH下，考察PAC和PFS混凝效果，试验结果见图3和图4。从图3和图4中可以看出，PAC混凝的昀佳pH为5，PFS混凝的昀佳pH为10。此时，二者混凝的浊度去除率都在97%以上。PFS混凝效果受pH影响不大，在很宽的pH范围内CODCr去除率均为38%～44%。PAC混凝效果受pH的影响较大，pH在5～6时CODCr去除率较高，明显高于PFS混凝的CODCr去除率。pH大于6后，CODCr去除率迅速下降。2.4沉降时间对絮凝效果的影响取一定量混合水样，PAC和PFS的投药量均为80mg/L，PAC调节pH=5.00±0.05，PFS调节pH=10.00±0.05，按混凝实验方法进行试验。每隔10min取上清液测定CODCr，试验结果见图5。图5表明，CODCr去除率先随沉降时间延长而增大，当沉降时间为30min时，PAC和PFS的CODCr去除橡塑资源利用-20-率分别达46.2%和42.4%，PAC对CODCr的去除率高于PFS。继续延长沉降时间，CODCr去除率没有明显变化。pH值24681012CODCr去除率(%)323436384042444648PACPFSpH值24681012浊度去除率(%）939495969798PACPFS图3pH值对CODCr去除率的影响图4pH值对浊度去除率的影响沉降时间/（min）010203040506070CODCr去除率(%)20253035404550PACPFS图5沉降时间对CODCr去除率的影响2.5混凝法处理不同水质水样的适应性实验考虑到橡胶废水水质的多变性，将在该采样点不同时间采集的废水样品用上述试验得出的昀佳条件，即絮凝剂选取PAC，投加量80mg/L，pH=5，沉降时间30min，对6个不同水样进行混凝实验，试验结果见表3。结果表明，混凝对浊度的去除均取得较好的效果，去除率在95%以上，出水均为无色、澄清、透明。CODCr去除率总体上较高，多数为40%以上。但因各水样的水质不同，混凝后的CODCr去除率有波动。废水中的有机物按其存在形态可分为溶解态、胶态和悬浮态（包括单独存在的有机颗粒和吸附在水中微粒表面的有机质）。其中胶态和悬浮态有机物的性质与水体中存在的微粒很相似，在通常条件下带有负电荷（有机物在水中有离解趋向）。因此在混凝处理中，它们的去除机理是相似的，即通过电性中和、吸附架桥和网捕沉淀得以去除。而水中分子质量较小、溶解度较大的高分子絮凝剂处理橡胶废水的研究-21-有机物，因为具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物—金属氢氧化物所吸附，在一般混凝条件下去除率很低[8-9]。因此，用混凝法去除橡胶废水中的CODCr可以取得一定效果，但去除率不高，对CODCr较高的原水不能达标处理。并且处理效果受水质（废水中有机物的形态)）影响较大，CODCr，去除率有一定的波动。表3PAC混凝处理不同水样的效果水样原水pH原水CODCr/（mg/L）原水浊度/NTU出水CODCr/（mg/L）出水浊度/NTUCODCr去除率浊度去除率13.11542.988.51172.93.2968.296.326.35300.898.35153.44.1749.095.837.09312.881.92180.52.4742.497.041.90347.4148.8195.56.0143.796.052.13267.7109.2145.93.8045.598.966.32410.527.74279.71.3531.995.13结论（1）硫酸铝、硫酸铁、PAC、PFS和PAM的混凝试验结果表明，PAC和PFS处理效果好且成本较低。通过对PAC和PFS的比较试验可以看出，二者对浊度的去除率相当，而PAC混凝的CODCr去除率较高且不存在造色问题。综合考虑各因素，PAC是昀适合处理实验室废水的絮凝剂。（2）PAC混凝处理橡胶废水的昀佳条件为：投加量80mg/L，pH值为5，沉降时间30min。各水样的浊度去除率均在95%以上，CODCr去除率一般为40%以上。（3）橡胶废水的水质，特别是其中有机物的存在形态，对PAC的混凝效果影响较大，CODCr去除率为30%～70%。经过高分子絮凝剂处理过的橡胶废水基本可以达到排放标准，但若要继续深度处理，应该需要多种单元的合理组合。高分子混凝处理可以作为其中一个重要的预处理单元，去除绝大部分的悬浮物，并且对CODCr也有一定的去除效果。参考文献：[1]杨晓奕,蒋展鹏,万志强.橡胶废水工业试验研究[J].给水排水,2004,30(8):65-70.[2]肖艳.橡胶助剂生产中的废水治理技术分析[J].化学工业,2014,32(2-3):54-59.[3]闫肖茹,高建平,王建中.Fenton氧化-混凝联合处理橡胶废水研究[J].水处理技术,2009,35(8):99-107.[4]田秉晖,潘纲,栾兆坤.阳离子聚电解质强化絮凝去除有机污染物的化学成因[J].化学进展,2007,19(2/3):橡塑资源利用-22-205-211.[5]高宝玉.水和废水处理用复合高分子絮凝剂的研究进展[J].环境化学,2011,30(1):30-34.[6]汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的几点新认识[J].工业水处理,1997,17(4):1-5.[7]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版,北京:中国环境科学出版社,2002.[8]王栋,赵书平,林海英.PAC、PFS对洗毛废水絮凝效果及作用机理的比较[J].工业水处理,2005,25(4):22-25.[9]DennettKE,AmirtharajahA,MoranTF,etal.Coagulation:ItsEffectonOrganicMatter[J].JAWWA,1996(4):129-142.收稿日期：2014-9-21上接27页参考文献:[1]JackG.Zhou,Daniel,CalvinC.Chen.ParametricProcessOptimizationtoImprovetheAccuracyofRapidPrototypedStereolithographyParts.InternationalJournalofMachineTools&Manufacture.2000,40.[2]SoodAK,OhdarRK,MahapalraSS.Parametricappraisalofmechanicalproperlyoffuseddepositionmodelingprocessedpart[J]MaterialsandDcsign.2010,(31)287-29