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科學(xué)實(shí)驗(yàn)粉煤灰混凝劑預(yù)處理印染廢水的試驗(yàn)研究李磊，趙玉明（南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室210093）熱時(shí)間、反應(yīng)溫度等對(duì)印染廢水預(yù)處理效果的影響，得出制備混凝劑最佳工藝方案。通過正交實(shí)驗(yàn)，用最佳混凝劑預(yù)處理印染廢水，找出混凝劑投量、廢水pH值、攪拌時(shí)間及靜置時(shí)間等最佳參數(shù)，探索一條以廢治廢的可行方法。

　　印染廢水在我國工業(yè)廢水中所占比例較大，而其有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、色度深、呈堿性、水質(zhì)變化大、廢水量大，則成為極難處理的工業(yè)廢水之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國印染業(yè)年排廢水約6.億噸，占整個(gè)紡織工業(yè)廢水排放量的80%與其他行業(yè)相比，耗水量大，污染嚴(yán)重，治理十分迫切。

　　本文通過試驗(yàn)制備出粉煤灰混凝劑，進(jìn)而對(duì)印染廢水進(jìn)行預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，分別從COD去除率、沉降速率、沉積物體積等幾個(gè)方面，考察混凝劑的處理效果及工業(yè)化應(yīng)用的可能性。

　　1粉煤灰混凝劑的制備所用粉煤灰為南京某熱電廠的除塵干灰。粉煤灰混凝劑是用粉煤灰、稀硫酸及氯化鈉經(jīng)加熱攪拌制得的復(fù)鹽型無機(jī)物。粉煤灰的主要成分為Si2Al23，其中的Al主要存在于莫來石中，而莫來石在形成過程被玻璃體包裹，玻璃體的聚合度很高，結(jié)構(gòu)致密，表面穩(wěn)定，酸溶性較差，需加入少量氯化鈉打開Si―Al鍵。與此同時(shí)，稀硫酸將粉煤灰致密體中的鋁、鐵等具備絮凝效果的元素浸出。粉煤灰混凝劑的主要成分水的機(jī)理包括：（）混凝作用。高價(jià)正電荷的Al3+及Fe（OH）在適宜pH值條件下形成Al（OH）及Fe（OH）3絮狀沉淀，能將廢水中的染料分子交聯(lián)沉積從而降低廢水的COD和色度。（2）物理吸附作用。粉煤灰在較高溫度下浸提后，表面更加粗糙，比表面積顯著加，表面價(jià)鍵的不飽和性加上所存在的大量含氧基團(tuán)，使其對(duì)有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附能力，能吸附去除染料分子。（3）助凝作用。粉煤灰本身呈堿性，對(duì)氫氧化鐵和氫氧化鋁膠體形成有利。另外，其中的聚硅酸大分子具有較強(qiáng)的吸附架橋和網(wǎng)捕能力，能使難溶化合物及細(xì)小顆粒從水中分離出來。試驗(yàn)中我們考察了不同粉煤灰粒度、不同硫酸用量、不同反應(yīng)時(shí)間及不同反應(yīng)溫度等條件下制取的混凝劑對(duì)印染廢水COD去除率的影響，用L9G4）正交實(shí)驗(yàn)并作了極差分析。

　　11.5g，所用稀硫酸濃度為30%（體積百分比）。反應(yīng)因子水平表見表1.表1反應(yīng)因子水平表水平粉煤灰粒度/目加酸量/ml加熱溫度/°c反應(yīng)時(shí)間/h水平1水平2水平3不過篩按表1制備9種粉煤灰混凝劑，每種混凝劑各取2g各加入100ml印染廢水，慢速攪拌5分鐘后過濾，取上清液測定COD去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，極差數(shù)值越大，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響越顯著，極差數(shù)值越小，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不顯著。從表2可知，本實(shí)驗(yàn)的影響因子排序?yàn)椋夯炷齽┝６扔绊懽畲螅浯螢橄×蛩嵊昧浚俅螢橹苽浠炷茖W(xué)實(shí)驗(yàn)劑的反應(yīng)時(shí)間，最不明顯的因素為加熱溫度。由此得出最佳工藝參數(shù)：粉煤灰粒度180目硫酸用量30ml，加熱溫度100C反應(yīng)時(shí)間2h.9次實(shí)驗(yàn)中，第8次CO去除率最大，最接近上述工藝參數(shù)，即粉煤灰粒度180目、硫酸用量30ml、加熱60°C、反應(yīng)2h.表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析編號(hào)粉煤灰粒度/目加酸量加熱溫度廠C反應(yīng)時(shí)間/h除率/%不過篩2用粉煤灰混凝劑處理印染廢水選用效果最好的混凝劑處理印染廢水。分別取100ml廢水于錐形瓶中，將pH值調(diào)至一定，再加入一定量的粉煤灰混凝劑，攪拌、靜置后過濾，取上清液分析。分別考察混凝劑投加量、廢水pH值、攪拌時(shí)間及靜置時(shí)間對(duì)COD去除率、沉降速率、沉降體積的影響。反應(yīng)因子水平見表3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4.表3反應(yīng)因子水平表水混凝劑投廢水?dāng)嚢钑r(shí)間靜置時(shí)間平加量/g pH值由表4可知，優(yōu)選的工藝條件為：混凝劑4g、廢水pH值5或9、攪拌時(shí)間5分鐘、靜置時(shí)間20分鐘。

　　影響因子排序（從大到小）為：攪拌時(shí)間、靜置時(shí)間、廢水pH值、混凝劑投量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以第6次最好，其工藝參數(shù)最接近理論值，即攪拌時(shí)間5分鐘，靜置時(shí)間20分鐘，廢水pH值7，混凝劑投量1g.分析6次廢水處理實(shí)驗(yàn)，繪出30min內(nèi)沉積物高度與時(shí)間的曲線圖（）表4正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果編號(hào)投加量廢水pH值攪拌時(shí)間靜置時(shí)間去除率/%沉降曲線由可知，在20min內(nèi)沉積物基本上沉降完全，上清液明顯變清。這主要是粉煤灰中未溶固體起到了加速沉降的作用。20min內(nèi)沉積物的體積為2.67ml，上清液為97.33ml.分析測試沉積物的干重為1.02g.處理1噸廢水產(chǎn)生的污泥量僅10.2千克。

　　3處理費(fèi)用對(duì)比目前預(yù)處理印染廢水所用無機(jī)混凝劑售價(jià)格為聚合硫酸鐵800~1000元/噸，聚合氯化鋁900元/噸，本試驗(yàn)所用混凝劑最高不超過100元/噸，每噸廢水處理成本約0.1元，是其它無機(jī)混凝劑的10%~20%. 4結(jié)論用粉煤灰、稀硫酸及少量氯化鈉制備的混凝劑預(yù)處理印染廢水，COD去除率達(dá)70以上，具有沉速快、污泥量小等優(yōu)點(diǎn)。粉煤灰混凝劑制備的最優(yōu)工藝參數(shù)為：粉煤灰粒度180目、100ml廢水加硫酸10ml、加熱溫度60°C、反應(yīng)時(shí)間2h.用自制混凝劑處理廢水的最優(yōu)工藝參數(shù)為：攪拌時(shí)間5分鐘、靜置時(shí)間20分鐘、廢水pH值7、混凝劑投加量1g.所用混凝劑原料為工業(yè)廢物，成本低，對(duì)印染廢水進(jìn)行工業(yè)化預(yù)處理，能大幅度降低處理費(fèi)用，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。