铝镁复合絮凝剂处理造纸废水的试验

摘要：利用自制的铝镁无机复合絮凝剂对亚铵法造纸废水黑液和混合液分别进行絮凝处理，确定了絮凝剂最佳投放量和相应的废水pH值。在最佳处理条件下，经一次絮凝处理后，造纸黑液COD去除率达到60％以上，其处理效果稳定，经二次絮凝处理后，混合液废水COD去除率也可达到50％以上。
　　关键词：絮凝剂；黑液；混合液；造纸废水
　　中图分类号：X793
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)03-0029-03

前言

　　亚铵法造纸生产过程中产生的废水主要有蒸煮过程产生的黑液及混合液废水。在废水处理方法上，由于黑液中的NH₃-N、SO₄^2-对厌氧消化有严重的抑制作用，直接采用生物法处理难以得到满意的处理效果。但该废水中含有大量带负电荷的木质素、细小纤维、填料等多种化学物质，使用无机絮凝剂进行处理，具有简便易行。高效、经济的优点。本文采用絮凝法处理混合液废水和造纸黑液中的COD^[1]，经实验研究，取得了一定的治理效果。

1 实验部分

　　1.1 废水水质
　　试验采用邢台康达造纸有限公司亚铵法制浆造纸黑液和混合液，其水质见表1所示。

表1 废水水质

项目	排放量/(m3·d-1)	pH	COD/(mg·L-1)	NH3-N/(mg·L-1)	SS/(mg·L-1)
黑液	440	8.20	49972	13852	1800
混合液	8065	6.63	3040	360	670
国家排放标准		6～9	450	25	200

　　1.2 实验方案与工艺流程^[2]
　　采用无机絮凝剂对造纸黑液和混合液分别进行絮凝实验，研究废水pH值以及絮凝剂投加量对絮凝效果的影响。试验流程如图1所示。

　　1.3 实验药品
　　使用自行配制的铝镁复合絮凝剂，配比为：聚铝5％，镁盐20％。目的是验证其去除造纸废水中COD的性能。用5％石灰乳作助凝剂调pH值。

2 实验方法

　　在絮凝实验中，先固定絮凝剂投加量，用石灰乳调pH至不同的值，搅拌、静置、过滤，测定滤液的COD值，以确定pH值对废水处理效果的影响。然后，在废水pH值相同的情况下，在废水中加入不同量的絮凝剂，搅拌、静置、过滤，测定其滤液COD值，以确定絮凝剂投加量对废水处理效果的影响。

3 实验结果与分析

　　3.1 pH值对絮凝效果的影响^[3]
　　pH值是影响絮凝效果的重要控制参数，每种絮凝剂都有适宜的pH值。固定絮凝剂投加量，改变废水pH值的絮凝实验结果见表2。
　　从表2可以看出，在进水水质、絮凝剂投加量相同的情况下，pH＞12.60时，混合液废水絮凝处理效果较好，COD去除率可以达到60％以上。黑液絮凝处理中，加石灰乳调pH值越高，絮凝效果越好。但pH值越高，所需石灰乳越多，运行费用也相应增加，考虑到废水处理成本，将pH值调到10左右可使COD的去除率达到47％。
　　由表2数据可知，黑液经一次絮凝处理后，COD去除率不高。因此，考虑将一次絮凝后黑液的上清液再做一次絮凝处理，絮凝实验方法与一次絮凝实验相同。黑液二次絮凝处理之中，pH值、搅拌时间、静置时间相同时，COD去除率随絮凝剂的投加量增大而增大。加入20％的絮凝剂对黑液进行二次絮凝实验，结果较为理想，COD去除率可达60％以上。

表2 PH值对絮凝效果影响试验结果

絮凝次数	废水类型	水样编号	水量 /mL	絮凝剂投加量 /mL	pH	进水COD /(mg·L-1)	出水COD /(mg·L-1)	去除率 /%	COD总去除率 /%
	混合液	1	100	2	10.38	3040	1737	43
		2	100	2	12.12	3040	1450	52
		3	100	2	12.61	3040	1047	66
		4	100	2	12.82	3040	1134	63
		5	100	2	12.89	3040	1086	64
一次絮凝	黑液	1	100	20	9.40	49972	32938	34
		2	100	20	9.62	49972	31330	37
		3	100	20	9.84	49972	30762	38
		4	100	20	9.96	49972	36350	47
二次絮凝	黑液	1	100	20	9.46	32079	17488	45	65
		2	100	20	9.52	32079	15129	53	69
		3	100	20	9.58	32079	19684	39	61

　　3.2 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响^[4]
　　在废水pH值一定时，絮凝剂的投加量对废水处理效果有明显影响。对混合液和黑液分别进行絮凝处理试验的结果见表3。

表3 絮凝剂投加量对絮凝效果影响试验研究结果

絮凝次数	废水类型	水样编号	水量 /mL	絮凝剂投加量 /mL	pH	进水COD /(mg·L-1)	出水COD /(mg·L-1)	去除率 /%	COD总去除率 /%
	混合液	1	100	1	12.66	3040	1473	52
		2	100	2	12.66	3040	1249	59
		3	100	3	12.66	3040	1186	61
		4	100	4	12.66	3040	1210	60
一次絮凝	黑液	1	100	10	9.83	49972	32079	30
		2	100	15	9.83	49972	32079	33
		3	100	20	9.83	49972	32079	38
二次絮凝	黑液	1	100	10	10.27	32079	22694	29	55
		2	100	15	10.27	32079	21040	34	58
		3	100	20	10.27	32079	18207	43	64

　　由表3得知，当pH值为12.66时，每100mL混合液废水中，絮凝剂投加量在2～4mL时，絮凝处理效果较好，COD去除率可达59％以上。黑液絮凝处理中pH值一定时，COD的去除率随絮凝剂的投加量增大而增大，絮凝剂的投加量为20mL时，COD的总去除率为64％。
　　对黑液二次絮凝处理中，当絮凝剂的投加量一定时，最佳pH值范围为9.50～9.53。

4 絮凝机理

　　造纸废水是一种稳定的胶体分散体系。胶体表面带负电荷。加入铝镁絮凝剂后，铝盐、镁盐等在水中形成带正电荷的水合离子或带正电荷的多核络合离子，它们可以与水中的胶体粒子发生电中和，降低了粒子表面的ZETA电位，破坏了胶体的稳定状态，使其相互吸引产生凝聚；另一方面，絮凝剂中含有某些具有一定吸附能力的物质，在沉降过程中会吸附胶体颗粒而共同沉降。

5 结语

　　①对混合液和黑液分别进行絮凝实验，主要是考虑两种废水中COD浓度相差较大。在一次絮凝处理效果不佳的情况下，考虑对黑液上清液进行二次絮凝处理，以提高COD去除率。
　　②从pH和絮凝剂投加量两个重要参数入手，研究二者对废水中COD去除率的影响。研究表明，在一次絮凝试验中，用絮凝剂分别对黑液和混合液进行絮凝处理时，絮凝剂的投加量和pH值有不同的最佳值。混合液的絮凝剂投加量为处理水量的2％～4％，pH值为12.61时，处理后出水颜色较原液明显变浅，为明亮浅黄，COD去除率达50％以上。黑液絮凝剂投加量为处理水量的20％，pH值为10左右，出水COD的去除率为3O％以上，处理效果欠佳。
　　二次絮凝试验表明，黑液絮凝剂的适宜投加量为处理水量的20％，pH值在9.50～9.53之间，出水COD去除率在45％以上，经过两次絮凝处理后，黑液的COD有了较大的下降，出水为红褐色，较原液有较大减色，COD总去除率达60％以上。
　　③絮凝处理1t混合废水（COD=3040mg/L）需1kg聚铝，4kg镁盐，5kg石灰，吨废水药剂成本为1.00元左右。采用二次絮凝方法处理黑液（COD=49972mg/L），处理1t黑液需20kg聚铝，80kg镁盐，20kg石灰，吨废水药剂成本为20元左右，处理成本高。采用自行研制的铝镁复合絮凝剂处理黑液用药量大，处理效果欠佳，该絮凝剂不适于处理造纸黑液。
　　④采用自行研制的铝镁复合絮凝剂处理亚铵法造纸废水，处理后的水质达不到国家排放标准，还需采用其它的方法进一步去除废水中的污染物质。

参考文献：
　　[1]于永丽，苏永渤．化学氧化絮凝处理造纸废水的研究[J]．工业用水与废水，1999，30(4)：16～17
　　[2]四川省仁寿县东方红造纸厂．利用亚铵黑液生产有机复合肥[J]．轻工环保，1998，3～4:3～4
　　[3]郑庆子，肖锋，刘伟．絮凝沉降法处理“小造纸”废水［J］．环境科学与技术，1999,(2)：30～31．
　　[4]康思琦，马晓鸥，尹庚明．预氧化法处理废纸造纸废水中COD的研究[J]．给水排水，2000，26(4)：28～80

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作者简介：
　　沈洪艳（1971－），女，硕士，讲师，主要从事环境规划与管理的研究工作，发表论文11篇。