【造纸】不同絮凝剂作用下造纸废水的絮凝行为

北极星环保网讯:【摘要】  考察了几种常用絮凝剂对造纸中段废水的处理效果，探讨了絮凝剂作用下废水絮体的沉降速率及絮体尺寸的变化。实验结果表明：使用PAC/CPAM复合絮凝剂处理造纸废水时，其浊度、色度、COD和SS等各指标的去除率基本都达到或高于90%。pH值对PAC的处理效果影响较为明显，对CPAM的影响较弱。PAC形成的絮体较小，结构较为致密;CPAM形成的絮体较大，较为疏松;复合絮凝剂作用下形成的絮体尺寸最大，沉降速率最快。

随着世界经济格局的重大调整和我国经济社会转型的明显加速，我国造纸工业发展面临的资源、能源和环境等方面的约束日益突显，节能减排任务仍较为艰巨。由于造纸工业物耗、水耗、能耗高，其主要污染特性是废水排放量大，其中含有一定的纤维悬浮物、半纤维素、木质素、有机助剂、无机酸盐、无机填料以及油墨、染料等，造成废水的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及悬浮物(SS)含量高，色度严重[1-3]。2012年颁布的“十二五规划”中，特别指出必须把节约用水、提高用水效率、减少废水排放放在首要地位[4]。

近年来，针对造纸废水的特性已开发了一系列的处理技术，根据其作用原理大致可分为物理法、化学法和生物法三大类。一般来说，仅用一种技术很难有效对废水进行充分处理，生产中通常是几种方法配合使用[5]。其中使用水溶性高分子聚合物为絮凝剂来处理废水，具有促进水质澄清、减少泥渣数量、加快沉降污泥的过滤速度和便于滤饼处理等优点，在废水处理中占有重要的地位[6]。

絮凝剂按照其化学成分可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂一般包括硫酸铝(Al2(SO4)3)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等;有机絮凝剂又可分为阴离子型(如聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的聚合物;苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物)、阳离子型(如丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)的共聚物)、非离子型(如聚丙烯酰胺)和两性离子型(如丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)及丙烯酸(AA)或马来酸(MA)的三元共聚物)等[7]。本研究对比考察了常用的几种絮凝剂对造纸中段废水的处理效果，并对其絮凝沉降速度、絮体的大小等絮凝行为进行了探讨，以期为最大效率的发挥絮凝剂作用效果提供一定的理论指导。

1 实验

1.1 实验原料

聚合氯化铝(PAC)，工业级;阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)：工业级，分子量1000万，阳离子度20%;造纸中段废水取自山东青州某造纸厂;其它药品均为工业级，由山东青州某造纸厂提供。

1.2 实验仪器

LS100Q型激光粒度分析仪，美国贝克曼-库尔特有限公司;s212-90w型变频调速搅拌器，上海互佳仪器厂;SG78型pH计，梅特勒-托利多仪器公司;2100N型浊度仪，美国哈希仪器公司;COD测定仪，北京宏昌信科技有限公司;LICO-500型色度计，美国哈希仪器公司，Sartorius-BS124S型电子天平，北京赛多利斯仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 废水絮凝实验

取200mL废水(根据情况调节pH值)置于250mL烧杯中，安装好变频调速搅拌器，开启搅拌，根据实验设计加入一定量的絮凝剂，首先设置搅拌速度为200rpm，快速搅拌2min，然后将转速降至50rpm，慢速搅拌5min。静止1小时后取上清液，根据国标与各仪器使用说明测定上清液的浊度、色度、COD、SS等指标，具体实验流程如图1所示。

1.3.2 沉降速度的测定

在250mL沉降量筒中加入100mL中段废水，根据实验设计加入一定量的絮凝剂，按照上述1.3.1絮凝实验方法进行搅拌，停止搅拌后开始计时，记录在不同时刻清浊液界面的下降高度，以下降的高度h(cm)对时间t(s)作图，得到絮体的沉降速度。

2 结果与讨论

2.1 造纸中段废水的基本特性

随着白水封闭循环程度的不断增加，废水中污染物含量不断上升，回用难度越来越大。废水中的污染物质主要来源于生产过程中流失的纤维和细小纤维、溶解与胶体物质(DCS)、残余油墨以及化学药品(包括胶粘剂、施胶剂、颜料分散剂、表面活性剂等)。为了更好地掌握该厂中段废水的基本情况，我们对几个基本指标进行了测定，结果如表1所示。

表1中列出了该造纸厂中段废水的几个常规指标，可以看出废水的pH值基本接近中性，其固含量、SS含量偏高，说明含有一定量的细小纤维或填料等大颗粒的物质;COD含量略高，说明含有一定量的有机组分，由于该中段废水取自高得率浆生产线，推测主要为树脂酸、脂肪酸类物质。

2.2 不同絮凝剂对造纸废水的处理效果

絮凝处理过程中，不同絮凝剂对废水的处理效果有较大差别，为比较各类絮凝剂的处理效果，选出对造纸中段废水处理效果较好的絮凝剂，本研究首先对常用的几种絮凝剂进行了筛选。具体实验结果见表2。

由表2可以看出，在使用单一絮凝剂(其中无机絮凝剂用量为120mg/L;有机絮凝剂用量为50mg/L;复合絮凝剂中PAC用量为80mg/L，CPAM用量为20mg/L)的情况下，从浊度、色度、COD和SS的去除效果方面来看，PAC及CPAM对废水的处理效果最好，其中PAC和CPAM对浊度、色度及SS的去除率基本达到80%。当使用PAC/CPAM复合絮凝剂剂时，各指标的去除率基本都达到或高于90%。在对废水处理时，无机絮凝剂主要起凝结作用，其成本较低;而高分子絮凝剂在处理废水时主要起絮凝作用，因此将两者结合应用是更为有效的方法。