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常州某印染廠前處理車間主要從事各種全棉和棉彈類梭織面料的印染前處理加工。車間每天排放廢水約300~400t,COD(化學耗氧量)值波動范圍約為6000~30000mg/L,pH為13左右。目前工廠對該車間廢水先做一些簡單的預處理措施,然后再與與染色廢水混合集中處理,但處理效果并不是很好,最終的生化池出水COD值經常在100mg/L左右波動,難以達到一級排放標準。針對印染前處理廢水的水質特性,本研究采取分質處理的思路對該車間的廢水單獨進行處理,以期使該車間廢水在與其它工序廢水混合之前水質大為改善、污染負荷大幅降低[1]。實驗選取聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵(PFS)、硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和鋼鐵廠廢酸對印染前處理廢水進行混凝沉淀實驗,篩選出最適宜于印染前處理廢水水質理的混凝劑,并進一步對混凝條件進行優化,以期使混凝效果達到最佳[2]。
1實驗部分
1·1實驗水質
實驗用水取自該印染廠印染前處理車間。考慮到原水COD含量波動較大,選取COD含量較高(水質Ⅰ)與COD含量為年平均值左右(水質Ⅱ)的兩種不同水質的廢水來進行研究。最佳pH范圍的確定實驗水質為水質Ⅰ,最佳投藥量實驗用水水質為水質Ⅰ和水質Ⅱ,見表1。
1·2實驗主要儀器、藥品主要實驗
實驗使用的水處理藥劑PAC、PAS、PFS使用時配成質量分數為5%的水溶液,w(FeSO4·7H2O)配為10%的水溶液,陽離子型聚丙烯酰氨(CPAM)配為0·2‰的水溶液。鋼鐵廠廢酸取自某鋼鐵廠,主要成分包括:游離酸、Fe2SO4、Fe2(SO4)3及少量Cr(Ⅵ)、Cr、Ni、氟化物等。原水pH的調節用質量濃度為15%的鹽酸。
1·3實驗方法
在混凝劑的篩選工作中,確定廢水的pH和混凝劑的投加量為主要考察對象。在考察pH對廢水COD去除影響時,在1000mL燒杯中加入500mLpH調為一定梯度的廢水,固定混凝劑投加量為10mL,攪拌,靜置30min后取上清液測定其COD值。計算COD去除率,得出最佳pH范圍。在考察混凝劑投加量對廢水COD去除影響時,調節廢水pH至由前面實驗得出的最佳pH建立投藥量序列,攪拌,靜置30min后取上清液測定其COD值。計算COD去除率,得出最佳投藥量。
混凝優化主要考慮助凝劑的投加量、攪拌方式及沉淀時間對廢水COD去除的影響。攪拌方式的正交實驗按表2中選取的因素和水平作L9(34正交實驗,計算COD去除率,通過極差分析得出最佳攪拌方式。在助凝劑最佳投加量的確定實驗中,廢水pH、混凝劑投加量、攪拌方式均調至最優值,建立助凝劑投加量梯度,助凝劑在快速攪拌結束前30s投加,廢水靜置30min后取上清液測定其COD值,計算COD去除率,得出最佳投藥量。在最佳沉淀時間的確定實驗中,廢水pH、混凝劑助凝劑投加量、攪拌方式均調至最優值,攪拌后分別沉淀10min、20min、30min、1h、2h取上清液測定其COD值,計算COD去除率,得出最佳沉淀時間(以上實驗均作廢水空白對照實驗)。
2實驗結果與討論
2·1混凝劑的篩選
2·1·1pH對混凝效果的影響
由圖1可知,PF
2·1·2投藥量對混凝效果的影響
由圖2知,對于水質Ⅰ的廢水(高濃度廢水)PFS需投加1g/L以上方能達到較好的效果COD去除率為15%左右;PAC在投加1·6g/L時達到最佳去除效果,COD去除率為25%左右PAS在投加526·32mg/L時去除率最高,COD去除率可達35%;硫酸亞鐵的投加量對其COD去除效果影響不大,但COD去除效果不是很好,基本在20%左右;鋼鐵廠廢酸在投加40mL/L時效果最明顯,COD去除率達33%左右。
而對于水質Ⅱ的廢水(低濃度廢水),PFSPAC、PAS、硫酸亞鐵及鋼鐵廠廢酸在最佳pH下的最佳混凝劑投藥量分為:1g/L、2·1g/L210mg/L、2·2g/L左右(往上投加效果不明顯及20~30mL/L(20mL/L以上效果差別不大)見圖3。與圖2相比,在最佳投藥量時,低濃度原水的COD去除率普遍要比高濃度原水去除率高10%左右,且藥劑消耗量明顯更少。
