毛皮浸酸废液的絮凝处理

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以毛皮浸酸废液为研究对象,通过絮凝法处理,去除废水中的有机物和悬浮物,达到循环利用的要求。考察了絮凝剂聚合氯化铝(PAC)单独使用、聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)复配使用对毛皮浸酸液的处理效果。研究结果表明:PAC单独使用时,当投加量为12 000mg/L,pH值为8时,其对COD cr去除率为24.50%、浊度去除率为85.04%;PAC与PAM复配使用时,当二者投配比为150:1,即PAC为1 500mg/L,PAM为10mg/L时,其对CODcr去除率为28.52%、浊度去除率为98.70%、SS去除率达到近74%。
毛皮浸酸废液中含有大量的食盐、酸、酶、蛋白质、油脂、毛及其它杂质,如若进入水体中,将直接影响当地地表水地下水质以及生态平衡。特别是废液中大量的食盐,目前还没有切实可行的办法去解决氯化钠的污染。为了减少食盐对环境的影响,在皮革生产中已研究和应用了免浸酸工艺,而毛皮加工一般使用酸性酶软化,免浸酸没有实际意义。同时,目前国内大多数的制革、毛皮加工企业仍然采用常规的浸酸软化工艺,投加大量的食盐。因此,浸酸废液的处理及循环利用方法的研究对降低和治理毛皮浸酸废液对环境的危害显得尤为重要[1-2]。
混凝是重要的水处理方法,广泛用于给水、城市污水和各种工业废水处理中。加入混凝剂,通过混合、凝聚、絮凝等作用,废水中胶体物质或悬浮物沉淀下来,水质得到净化。混凝不仅可以去除水中的悬浮物和胶体粒子,降低COD,而且还可去除水中的细菌和病毒,并有除磷、脱色、除臭及减轻水体富营养化等作用。就处理流程而言,混凝在废水的预处理、一级处理、高级处理和污泥调理等都有应用。
对此,本文采用絮凝法处理毛皮浸酸废液,去除废液中的有机物和悬浮物,达到循环利用的要求。考察了混凝剂聚合氯化铝(PAC)单独使用、聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)复配使用对毛皮浸酸废液的处理效果。
1 仪器设备及试剂
1.1 主要仪器
实验所用的主要仪器和设备见表1。

1.2 主要试剂
聚合氯化铝(PAC):巩义市宇清净水材料有限公司
阳离子聚丙烯酰胺(PAM):PR-Y-5,青岛普瑞化工有限公司;
硫酸亚铁铵:FeSO4(NH4)2SO4.6H2O,A.R.,湖州湖试化学试剂有限公司;
铬酸钾:K2CrO4,A.R.,上海试剂二厂;硝酸银:AgNO3,A.R.,武汉空军四站厂;
硫酸汞:HgSO4,A.R.,上海试四赫维化工有限公司;
氢氧化钠:NaOH,A.R.,杭州萧山化学试剂厂
氯化钠:NaCl,A.R.,天津基准化学试剂有限公司。
2.实验方法
2.1 毛皮浸酸废液的预处理及水质测定
毛皮浸酸废液用细纱布做简单过滤以去除粗大颗粒物及毛渣。
废液主要测定其浊度、COD cr、SS、pH和氯离子,测定方法按照参考文献中分析方法进行。
2.2 絮凝实验方法
絮凝剂的混凝试验按照CECS 130:2001《混凝沉淀烧杯试验方法》上的标准进行试验。用JJ-4型定时变速六联搅拌器在1L方形烧杯中进行试验。
取1000mL水样,加入适量的絮凝剂,在转速为100~120r/min下搅拌1min,使混凝剂充分分散。随后降低转速至60~80r/min,继续搅拌20min;静置15min后取距上清液液面1/2处的水样分析水质。
絮凝剂的配制:
①PAC的配制:用电子天平称量PAC固体25.00g,溶入250ml容量瓶中,搅拌均匀,配成浓度为10%的溶液,待用。现配现用。
②PAM的配制:PAM阳离子,浓度为0.2%,配制方法如下:天平称取0.8克的PAM,备用;量取400ml的水注入500ml烧杯中,将烧杯放于电磁搅拌机上;启动搅拌机,将0.8克PAM分批逐次加入烧杯中;搅拌约60min,仔细观察溶液状态,带颗粒状及稠状完全消失时溶液配制完成。
3 结果与讨论
3.1 毛皮浸酸废水的预处理及水质指标测定结果
毛皮浸酸废液经纱布过滤后所得的毛渣如图1所示。

经过滤后的浸酸废液,进行COD cr、浊度、SS、盐含量的测定,结果见表2。

3.2 絮凝剂PAC对毛皮浸酸废水的处理效果
3.2.1 不同pH值下的絮凝效果
从图2可知:随着pH值的增大浊度的去除率升高、效果渐好,当pH值增大到一定程度后,会存在一个浊度去除效果较好的区间,之后浊度去除率会下降;而随着pH值的增大COD cr的去处效果变化不明显。因此,混凝剂在使用过程中,都有一个最佳的pH值使用范围。实验发现:PAC的pH值适用范围为5~8。PAC在pH值为8.0时,浊度去除率最大为71.39%,此时COD cr去除率为18.74%。

3.2.2 不同投加量下的絮凝效果
从图3可知:随着投机量的增大浊度的去除效果升高,COD cr的去处效果有先升高后降低的变化特征,但总体变化不明显。当絮凝剂PAC投加量(以铝的量计)为12 000mg/L的时,COD cr的去除率为24.50%,浊度去除率为85.04%,而当超过这个量后,COD cr的去除率有下降趋势。产生此种现象的原因可分析如下:絮凝剂PAC加入量不足时,絮凝效果不充分,并且絮凝剂PAC水解时产生的H+较多,导致废水的pH值降低,改变了絮凝反应条件,抑制了絮凝剂PAC同废水的结合和反应,降低了废水处理效率;而絮凝剂PAC用量过大时,废水中微粒被过多的絮凝剂所包围,失去同其它的微粒结合的机会,因而不易凝聚,同时此时水解产生较多的OH-导致废水的pH值增大,改变了絮凝反应条件,降低了处理效率。

3.2.3最佳使用条件的确定
絮凝剂PAC单独使用对毛皮浸酸废液的最佳使用条件如下:当投加量为12000mg/L,pH值为8时,其对CODcr去除率为24.50%、浊度去除率为85.04%。
3.3 混凝剂PAM和PAC复配对毛皮浸酸废水的影响
3.3.1复配使用时不同pH值下的絮凝效果
由图4可知:随着pH值的增大,CODcr的去除效果先升高后降低;而浊度的去除效果变化不明显,但去除率都在90%以上。综合总体效果,当pH值在6左右的时候,絮凝效果最好,此时COD cr去除率最高为37%,浊度去除率为99.08%。分析其原因可能为:当pH值较小时,PAC易与H+形成络合物或硫酸铝等物质,当pH值较大时,PAC与OH-形成氢氧化铝等物质,使得PAC不易与污染物结合,阻碍了絮凝反应的顺利进行,极大的降低了处理效率[5,6]。

3.3.2 复配使用时不同PAC投加量下的絮凝效果
由图5可知:PAC与PAM复配使用时,随着PAC投加量的增加COD cr的去除效果先升高后降低;而浊度的去除效果变化不明显,但去除率都在90%以上。当絮凝剂PAC投加量在1 500mg/L时,废水中COD cr的去除率最高,为20.30%;浊度去除率也达到最高,为99%。

3.3.3 复配使用时不同PAM投加量下的絮凝效果
由图6可知:增加PAM的投加量在一定程度上有利于浊度的去除,它改善了絮凝反应环境,促进絮凝剂PAC与浸酸中胶体颗粒的反应,使得CODcr去除率提高,也提高了沉降速度,改变沉降性能。当PAM投加量在10mg/L左右时,COD cr的去除率达到最大,随之开始下降,PAM过多CODcr值反而增加了。

3.3.4 复配使用时二者投加量的确定
通过上述絮凝实验可得:PAC与PAM复配使用时二者最佳投加量如下:在pH值等于6的情况下,PAC投加量为1 500mg/L,PAM投加量为10mg/L时,可以达到最好的絮凝效果,此时CODcr的去除率可以达到28.52%,浊度去除率可以达到98.70%。
3.4 最佳混凝条件下处理前后浸酸废水中悬浮物及盐量的变化情况
通过上述实验研究发现,PAC与PAM的复配使用效果要优于PAC单独使用。按照PAC与PAM复配使用的絮凝实验中最佳条件下絮凝后的浸酸液,SS去除率可达到近74%,而对浸酸液中盐的含量基本没有影响,因此符合回用的要求(节盐)。
4 结论
(1)PAC在单独使用时,最佳絮凝处理条件为:当投加量为12 000mg/L,pH值为8时,其对CODcr去除率为24.50%、浊度去除率为85.04%。
(2)PAC和PAM复配使用时,最佳絮凝处理条件为:PAC与PAM投加配比为150∶1,即PAC投加量为1 500mg/L,PAM的投加量为10mg/L时对毛皮浸酸废水的处理效果最好。当pH值为6,在此投加量下对COD cr的去除率达到28.52%,浊度去除率达到98.70%,SS去除率达到近74%。
(3)废水中很多的污染物呈悬浮状的形式存在,是混凝去除的主要对象。PAM为非离子型高分子有机絮凝剂,只能起架桥作用。PAC实质上为铝的多核羟基聚合物,具有良好的中和胶体颗粒的表面电荷、压缩双电层、降低电位的作用。但其架桥功能较弱,形成的絮体松散,不易沉降。而PAM正好弥补了这点不足。

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