摘要：研究采用聚鋁和聚鐵作絮凝劑，并加入有機助凝劑，聯合作用處理麥草爆破制漿廢水的混凝效果。結果表明：聚鋁和聚鐵聯合投加的混凝效果優于它們單獨投加，具有明顯的交互作用。并進一步探討了絮凝劑投加比例、pH值、水溫、投加順序等因素對交互作用的影響，得出了實驗的較佳條件。
聚合氯化鋁（PAC，簡稱聚鋁）、聚合硫酸鐵（PFS，簡稱聚鐵）為新一代無機高聚物混凝劑，處理廢水具有用量少、雜質（COD、色度、濁度等）去除率高、腐蝕性小、沉淀速度快、適用pH范圍廣，其絮凝產物壓縮性和脫水性優良等特點。目前，聚鋁和聚鐵絮凝劑已經在水處理領域得到廣泛應用，有關聚鋁和聚鐵在水處理中的報導很多，但將二者聯用的報導卻很少見。本實驗采用聚鋁和聚鐵作絮凝劑，加入有機助凝劑，聯合作用處理麥草爆破制漿廢水，現聯合投加對混凝有明顯的交互作用，采用聚鋁與聚鐵聯合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好。
1、實驗
1.1廢水情況
本實驗所用廢水，是由山東某造紙廠提供的取麥草爆破制漿廢水，其ρCODcr為4000mg/L，nSS為156.8mg/L，pH值為9.43。
1.2實驗儀器
PHS-25B型數字酸度計，上海大普儀器有限公司；攪拌器，上海標準模型廠；nCOD測定儀，按GB11914-89《水質 化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》來完成測量。
1.3實驗藥品
聚鋁（鹽基度為78.6%），配制成質量分數為7.5%的溶液；聚鐵（鹽基度為10.4%），配制成質量分數為7.5%的溶液；有機助凝劑溶液（簡稱A）。
1.4實驗方法
每組實驗均取100mL廢水倒入容積為500mL燒杯中，在加入PAC，PFS或A溶液后，快速（200r/min）攪拌1min，再慢速（60-80r/min）攪拌2min，靜置30min，取上層清液測定ρCOD·cr。
廢水pH值采用滴加H2SO4溶液、NaOH溶液，調節至設定pH值。
2、結果與討論
2.1交互作用判別實驗
為了增強PAC和PFS的絮凝效果，生成粗大、結實、易于沉降的絮凝體，試驗中加入助凝劑A藥劑，并做了一批試探性實驗，得出A藥劑加入量為0.75mL/100mL時，助凝效果較好。
在室溫情況下，做了9組實驗，每組實驗取廢水100mL，將pH值均調為7，A藥劑加入量為0.75mL/100mL，投加藥劑，實驗結果見表1。
表1PAC與PFS不同投加量時的實驗結果
| 序號 | PAC/mL | PFS/mL | ρCOD·cr/mg·L-1 | ρCOD·cr去除率/% |
| 1 | 4.0 | 0 | 812 | 79.7 |
| 2 | 3.5 | 0.5 | 740 | 81.5 |
| 3 | 3.0 | 1.0 | 548 | 86.3 |
| 4 | 2.5 | 1.5 | 428 | 89.3 |
| 5 | 2.0 | 2.0 | 384 | 90.4 |
| 6 | 1.5 | 2.5 | 308 | 92.3 |
| 7 | 1.0 | 3.0 | 344 | 91.4 |
| 8 | 0.5 | 3.5 | 348 | 91.3 |
| 9 | 0 | 4.0 | 460 | 88.5 |
實驗結果顯示：在溫度、pH值、助凝劑投加量相同的情況下，采用聚鋁與聚鐵聯合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好，表明聚鋁與聚鐵聯合投加有協同混凝的效果，存在明顯的交互作用。
聚鋁和聚鐵均為優良的絮凝劑，各有特點。聚鐵水解快，生成礬花速度快，易沉降，強度好，但礬花小，出水不清、殘余色度高；而聚鋁生成礬花大，出水殘余色度低，但生成絮團較慢，礬花輕、疏松，沉降慢，聯合投加聚鋁和聚鐵，一定程度上可互相取長補短增效，使初凝時間、沉降速度優于聚鋁，而礬花大小、出水色度優于聚鐵，因此，使藥效更好地發揮。
2.2交互作用的影響因素
影響混凝交互作用的因素較復雜，在此主要探討絮凝劑投加比例、pH值、水溫、投加順序等幾個因素。
a.絮凝劑投加比例的影響。由上述實驗可知：聚鋁和聚鐵聯合投加得到較佳效果的比例為0.6:1（體積比）。
b.pH值的影響。在室溫下，做了8組實驗，每組實驗取100mL廢水，固定聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL，A藥劑加入量為0.75mL，實驗結果見表2。實驗結果表明：隨著pH值升高，ρCOD·cr去除率先升高后降低，廢水pH值為6時，絮凝效果較好。
表2不同pH值時的實驗結果
| 序號 | pH值 | ρCOD·cr/mg·L-1 | ρCOD·cr去除率/% |
| 1 | 4 | 708 | 82.3 |
| 2 | 5 | 564 | 85.9 |
| 3 | 6 | 328 | 91.8 |
| 4 | 7 | 384 | 90.4 |
| 5 | 8 | 416 | 89.6 |
| 6 | 9 | 452 | 88.7 |
| 7 | 9.43（原液） | 520 | 87.0 |
| 8 | 10 | 760 | 81.0 |
聚鋁和聚鐵溶液pH值較低，鋁離子和鐵離子以水合鋁、水合鐵絡合離子狀態存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡合離子就會發生配位水解反應，生成各種羥基鋁、鐵離子，將產生氫氧化鋁、氫氧化鐵化學沉淀物析出。由于沉淀網捕機理，因此絮凝效果越來越好。當pH值繼續升高時，氫氧化鋁沉淀又會溶解，使絮凝效果變差。如果pH值過低，配位水解反應困難，絮凝效果較差；若pH值過高，氫氧化鋁沉淀會大量溶解，絮凝效果也會變差。
c.廢水的溫度的影響。做7組實驗，每組實驗取100mL廢水，固定pH值為6，聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL，A藥劑加入量為0.75mL，實驗結果見表3。
表3不同溫度時的實驗結果
| 序號 | t/℃ | ρCOD·cr/mg·L-1 | ρCOD·cr去除率/% |
| 1 | 5 | 720 | 82.0 |
| 2 | 10 | 470 | 88.3 |
| 3 | 15 | 328 | 91.8 |
| 4 | 20 | 368 | 90.8 |
| 5 | 25 | 344 | 91.4 |
| 6 | 30 | 460 | 88.5 |
| 7 | 35 | 440 | 90.0 |
突驗結果表明：當水溫較低（<5℃）時，ρCOD去除率較差；在10-35℃，絮凝效果較好，但ρCOD去除率隨溫度變化不大。
聚鋁和聚鐵的水解反應是吸熱反應，如果水溫過低時，水解困難。水溫升高，使得水解容易，而且布朗運動增強，膠粒間碰撞機會增加，絮凝效果變好；但水溫繼續升高，只加快了沉淀速度，對ρCOD·cr去除率影響不大。
d.聚鋁與聚鐵投加順序的影響。在室溫下，做2組實驗，每組實驗取100mL廢水，固定pH值為6、聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL。
實驗結果為：先加聚鋁，后加聚鐵，ρCOD·cr為328mg/L，ρCOD·cr去除率為91.8%；先加聚鐵，后加聚鋁，ρCOD·cr為232mg/L，ρCOD·cr去除率為94.2%。
實驗結果表明：先加聚鐵，后加聚鋁的絮凝效果更好。
混凝過程一般由凝聚、絮凝和沉淀三個階段。先加入聚鐵，攪拌1min，是聚鐵混凝的凝聚階段，水中生成細而重的礬花，再加入聚鋁，此時聚鐵處于絮凝階段，礬花成長變粗，以它們為核心，聚鋁產生的沉淀物會生長成粗大的礬花，所以絮凝效果好。如果先加入聚鋁，攪拌1min，聚鋁處于凝聚階段，生成絮團較慢而且礬花較疏松；再加入聚鐵，以松散的聚鋁為核心，聚鐵產生的沉淀物生長成的礬花較小，所以絮凝效果相對較差。
