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粉煤灰混凝剂预处理印染废水的试验研究
来源: 日期:2015/12/5 12:16:44 浏览次数:39

科学实验粉煤灰混凝剂预处理印染废水的试验研究李磊,赵玉明(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室210093)热时间、反应温度等对印染废水预处理效果的影响,得出制备混凝剂最佳工艺方案。通过正交实验,用最佳混凝剂预处理印染废水,找出混凝剂投量、废水pH值、搅拌时间及静置时间等最佳参数,探索一条以废治废的可行方法。

  印染废水在我国工业废水中所占比例较大,而其有机物含量高、成分复杂、色度深、呈碱性、水质变化大、废水量大,则成为极难处理的工业废水之一。据统计,我国印染业年排废水约6.亿吨,占整个纺织工业废水排放量的80%与其他行业相比,耗水量大,污染严重,治理十分迫切。

  本文通过试验制备出粉煤灰混凝剂,进而对印染废水进行预处理实验,分别从COD去除率、沉降速率、沉积物体积等几个方面,考察混凝剂的处理效果及工业化应用的可能性。

  1粉煤灰混凝剂的制备所用粉煤灰为南京某热电厂的除尘干灰。粉煤灰混凝剂是用粉煤灰、稀硫酸及氯化钠经加热搅拌制得的复盐型无机物。粉煤灰的主要成分为Si2Al23,其中的Al主要存在于莫来石中,而莫来石在形成过程被玻璃体包裹,玻璃体的聚合度很高,结构致密,表面稳定,酸溶性较差,需加入少量氯化钠打开Si―Al键。与此同时,稀硫酸将粉煤灰致密体中的铝、铁等具备絮凝效果的元素浸出。粉煤灰混凝剂的主要成分水的机理包括:()混凝作用。高价正电荷的Al3+及Fe(OH)在适宜pH值条件下形成Al(OH)及Fe(OH)3絮状沉淀,能将废水中的染料分子交联沉积从而降低废水的COD和色度。(2)物理吸附作用。粉煤灰在较高温度下浸提后,表面更加粗糙,比表面积显著加,表面价键的不饱和性加上所存在的大量含氧基团,使其对有机物有较强的吸附能力,能吸附去除染料分子。(3)助凝作用。粉煤灰本身呈碱性,对氢氧化铁和氢氧化铝胶体形成有利。另外,其中的聚硅酸大分子具有较强的吸附架桥和网捕能力,能使难溶化合物及细小颗粒从水中分离出来。试验中我们考察了不同粉煤灰粒度、不同硫酸用量、不同反应时间及不同反应温度等条件下制取的混凝剂对印染废水COD去除率的影响,用L9G4)正交实验并作了极差分析。

  11.5g,所用稀硫酸浓度为30%(体积百分比)。反应因子水平表见表1.表1反应因子水平表水平粉煤灰粒度/目加酸量/ml加热温度/°c反应时间/h水平1水平2水平3不过筛按表1制备9种粉煤灰混凝剂,每种混凝剂各取2g各加入100ml印染废水,慢速搅拌5分钟后过滤,取上清液测定COD去除率。实验结果见表2.根据正交实验原理,极差数值越大,对实验结果的影响越显著,极差数值越小,对实验结果的影响不显著。从表2可知,本实验的影响因子排序为:混凝剂粒度影响最大,其次为稀硫酸用量,再次为制备混凝科学实验剂的反应时间,最不明显的因素为加热温度。由此得出最佳工艺参数:粉煤灰粒度180目硫酸用量30ml,加热温度100C反应时间2h.9次实验中,第8次CO去除率最大,最接近上述工艺参数,即粉煤灰粒度180目、硫酸用量30ml、加热60°C、反应2h.表2正交实验结果及分析编号粉煤灰粒度/目加酸量加热温度厂C反应时间/h除率/%不过筛2用粉煤灰混凝剂处理印染废水选用效果最好的混凝剂处理印染废水。分别取100ml废水于锥形瓶中,将pH值调至一定,再加入一定量的粉煤灰混凝剂,搅拌、静置后过滤,取上清液分析。分别考察混凝剂投加量、废水pH值、搅拌时间及静置时间对COD去除率、沉降速率、沉降体积的影响。反应因子水平见表3正交实验结果见表4.表3反应因子水平表水混凝剂投废水搅拌时间静置时间平加量/g pH值由表4可知,优选的工艺条件为:混凝剂4g、废水pH值5或9、搅拌时间5分钟、静置时间20分钟。

  影响因子排序(从大到小)为:搅拌时间、静置时间、废水pH值、混凝剂投量。实验结果以第6次最好,其工艺参数最接近理论值,即搅拌时间5分钟,静置时间20分钟,废水pH值7,混凝剂投量1g.分析6次废水处理实验,绘出30min内沉积物高度与时间的曲线图()表4正交实验结果编号投加量废水pH值搅拌时间静置时间去除率/%沉降曲线由可知,在20min内沉积物基本上沉降完全,上清液明显变清。这主要是粉煤灰中未溶固体起到了加速沉降的作用。20min内沉积物的体积为2.67ml,上清液为97.33ml.分析测试沉积物的干重为1.02g.处理1吨废水产生的污泥量仅10.2千克。

  3处理费用对比目前预处理印染废水所用无机混凝剂售价格为聚合硫酸铁800~1000元/吨,聚合氯化铝900元/吨,本试验所用混凝剂最高不超过100元/吨,每吨废水处理成本约0.1元,是其它无机混凝剂的10%~20%. 4结论用粉煤灰、稀硫酸及少量氯化钠制备的混凝剂预处理印染废水,COD去除率达70以上,具有沉速快、污泥量小等优点。粉煤灰混凝剂制备的最优工艺参数为:粉煤灰粒度180目、100ml废水加硫酸10ml、加热温度60°C、反应时间2h.用自制混凝剂处理废水的最优工艺参数为:搅拌时间5分钟、静置时间20分钟、废水pH值7、混凝剂投加量1g.所用混凝剂原料为工业废物,成本低,对印染废水进行工业化预处理,能大幅度降低处理费用,达到保护环境的目的。


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