摘要：用聚合氯化鋁（PAC）和聚合氯化鐵（PFC）對造紙廢水進行混凝實驗，通過它們在不同pH值和投加量的情況下，對廢水色度、CODcr的去除率進行分析，以選擇較佳混凝劑及混凝條件。實驗結(jié)果表明，在pH值為8，混凝劑投加量為30mg/L時，用PFC混凝劑處理造紙廢水比用PAC效果好且更經(jīng)濟，其脫色率達到90%，CODcr去除率可達43%。

據(jù)近年統(tǒng)計資料表明，目前我國造紙業(yè)廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放總量的15%左右；COD排放量占全國工業(yè)COD排放總量的1/3以上。造紙廢水的污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。由于造紙廢水中含有木質(zhì)素、纖維素等難降解物質(zhì)，色度高、微小膠體物質(zhì)含量高，適宜用混凝法進行預(yù)處理或深度處理，因為紙漿帶負(fù)電荷，一般選擇陽離子型高分子混凝劑，同時起壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、網(wǎng)捕等作用，使廢水中污染物質(zhì)脫穩(wěn)，并聚集成大的微絮體，從而從廢水中分離出來，沉淀效果好。

目前，限制混凝劑廣泛使用的主要原因是藥劑費用和沉渣處理。而對于造紙廢水來說，選用較多的混凝劑是聚合氯化鋁（PAC）和聚合氯化鐵（PFC），不但費用低，而且PAC處理后的沉渣可回用作為造紙原料，因而具有較高的經(jīng)濟價值；在PAC和PFC的投加量≤30mg/L時，活性污泥不受影響，PFC對活性污泥的影響要小于PAC對活性污泥的影響，這有利于后續(xù)活性污泥的處理。將這兩種無機高分子混凝劑處理造紙綜合廢水時的處理效果和條件進行比較，從而為造紙廢水處理過程中混凝劑的選取提供依據(jù)。

波濤聚合氯化鋁廠家使用聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處理造紙廢水，做得實驗進行效果對比，實驗方法及結(jié)果如下：

一、實驗

1、實驗方法

COD的測定：采用重鉻酸鉀法（GB11914-89）；色度的測定：采用鉑鈷比色法（GB11903-89）；脫色率：采用分光光度法，用721型分光光度計在較大吸收波長下測定吸光度，脫色率（%）由處理前后的吸光度計算：

脫色率（%）=(A₀-A)/A₀×100%

式中：A₀為處理前的吸光度；A為處理后的吸光度。

2、材料

（1）實驗廢水

取某造紙廠，包括制漿廢水、漂白廢水及紙機剩余白水等。廢水各項指標(biāo)為：SS 1865mg/L，色度1200度，CODcr5236mg/L，pH值7.5。

（2）混凝劑

聚合氯化鋁（PAC）：固體，Al₂O₃含量（30±1）%，鹽基度45%-60%，配制成濃度1mg/mL的溶液；

聚合氯化鐵（PFC）：固體，F(xiàn)eSO₄含量（31.5±1）%，鹽基度50%-63%，配制成濃度1mg/mL的溶液。

（3）實驗儀器

721分光光度計、M227472型混凝實驗攪拌機、JJY24PHB-5型便攜式酸度計、CP-11520-1型轉(zhuǎn)速表。

3、操作方法

取200mL造紙廢水于燒杯中，定位在攪拌機上（注意葉片在水中的相對位置應(yīng)相同），把試劑裝入試劑架的試管中，用H₂SO₄或NaOH調(diào)節(jié)pH值，開動攪拌器在高速（120-200r/min）下攪拌1min，加入混凝劑，再攪拌1min，低速（20-40r/min）下攪拌20min，沉降15min后在清液的1/2處取樣。測定上清液的CODcr和色度。

二、實驗結(jié)果

1、PAC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，分別投加2、4、6、8、10mL的PAC混凝劑，進行混凝實驗，測上清液吸光度，計算脫色率，結(jié)果見圖1。圖1表明，pH值在5-9范圍，當(dāng)投加量＜6mL時，脫色率隨投加量的增加而上升，當(dāng)投加量＞6mL時，脫色率隨投加量的增加反而調(diào)小。pH值為8時，脫色效果較好，投加量4-6mL，脫色率變化不大，從經(jīng)濟角度考慮應(yīng)選4mL。因此，用PAC混凝劑處理造紙廢水時，應(yīng)控制投加量為4mL, pH值為8，脫色效果較好。

2、PAC的投加量與CODcr去除率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為7.5、8.0、8.5，分別投加2、4、6、8、10mL的PAC混凝劑，進行混凝實驗。測上清液CODcr，計算CODcr去除率，結(jié)果見圖2，圖2表明，當(dāng)pH值為8時，投加量為6mL，CODcr去除率達到37%左右，再增加投加量，CODcr去除率反而下降；pH值在7-8.5，投加量＞8mL時，CODcr去除率隨著投加量的增加反而降低。由此確定，在pH值為7.5、投加量為8mL時，PAC混凝效果較佳，CODcr的去除率較高。

實驗表明，在采用PAC混凝劑處理造紙廢水時，pH值為8，投加量為6mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達78%，CODcr去除率可達37%。

3、PFC的投加量與脫色率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，分別投加2、4、6、8、10mL的PFC混凝劑，進行混凝實驗。測上清液的吸光度，計算其脫色率，結(jié)果見圖3。圖3表明，pH值為5-9，投加量＜4mL時，隨投加量增加，脫色率上升；當(dāng)投加量＞6mL，隨著投加量增加，脫色率反而下降；pH值為8，投加量在4-6mL時，上升趨勢緩慢。由此確定，用PFC混凝時，應(yīng)控制投加量為4mL，pH值為8，脫色效果較好。

4、PFC投加量與CODcr去除率及pH值的關(guān)系

取廢水200mL，調(diào)節(jié)pH值為7.5、8.0、8.5，分別投加2、4、6、8、10mL的PFC混凝劑，進行混凝實驗。測上清液CODcr，計算CODcr去除率，結(jié)果見圖4。圖4表明，PFC混凝劑投加量由0增加到8mL，CODcr去除率總趨勢是上升的，投加量由6mL增加到10mL時，變化緩慢。由此確定，在pH值為8，投加量為6mL左右較合適。

實驗表明，在采用聚合氯化鐵混凝劑處理造紙廢水時，pH值為8，投加量為6mL時，廢水處理效果較好，此時廢水脫色率可達90%，CODcr去除率可達43%。

5、兩種混凝劑綜合效果和經(jīng)濟分析

（1）PAC和PFC混凝劑處理相同水樣效果的比較

從上述實驗看出，在較佳條件下（pH值和混凝劑的投加量兩者都相同），PFC對造紙廢水混凝處理后的色度和CODcr的去除率都比PAC要高。

（2）PAC和PFC混凝劑的經(jīng)濟分析

本實驗采用的兩種混凝劑的價格為：PAC混凝劑為1080元/t；PFC混凝劑為1050元/t，且混凝處理的較佳投藥量相同，所以采用PFC較經(jīng)濟。

6、混凝劑的作用機理

PAC和PFC溶液pH值較低，鋁離子和鐵離子以水合鋁、水合鐵絡(luò)合離子狀態(tài)存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡(luò)合離子就會發(fā)生配位水解反應(yīng)，生成各種羥基鋁離子、羥基鐵離子，最終將產(chǎn)生氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀物析出。由于沉淀網(wǎng)捕機理，因此絮凝效果越來越好。當(dāng)pH值繼續(xù)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(yīng)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。

無機高分子混凝劑的凝聚機理與小分子有所不同，不僅與電荷作用有關(guān)，而且和其本身的長鏈特性有密切的關(guān)系，這可用架橋機理來解釋。長鏈的高分子一部分被吸附在膠體顆粒表面上，而另一部分則被吸附在另一膠體顆粒表面，并可能有更多的膠體顆粒吸附在一個高分子的長鏈上，這好像架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來，從而容易發(fā)生絮聚。這種絮凝通常需要高分子混凝劑的濃度保持在較窄的范圍內(nèi)才能發(fā)生，如果濃度過高，膠體的顆粒表面吸附了大量的高分子物質(zhì)，就會在表面形成空間保護層，阻止了架橋結(jié)構(gòu)的形成，反而比較穩(wěn)定，使得絮凝不易發(fā)生，所以混凝劑的投加量具有一個較佳值，此時的混凝效果較好，超過此值時混凝效果會下降，若超過過多反而起到穩(wěn)定保護作用，不易凝聚，因而混凝效果也不好。

三、結(jié)論

1、影響造紙廢水混凝沉淀的主要條件有pH值、混凝劑種類以及混凝劑投加量。

2、使用聚合氯化鐵（PFC）混凝劑，當(dāng)pH值為8，投加量為6mL（即30mg/L）時，造紙廢水的脫色率可達90%，CODcr去除率可達43%；采用聚合氯化鋁（PAC）混凝劑處理造紙廢水，調(diào)節(jié)pH值為8，投加量為6mL（即30mg/L）時，廢水脫色率可達78%，CODcr去除率可達37%。

3、無論從經(jīng)濟上還是處理效果上考慮，選擇PFC混凝劑比PAC更合適。