PAC和PAM對(duì)造紙黑液的混凝效果

摘要：為探討PAC、PAM對(duì)造紙黑液的處理效果，通過混凝實(shí)驗(yàn)，分別改變pH值、投藥量、攪拌強(qiáng)度、溫度等因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)于PAC單獨(dú)作用，當(dāng)pH=4，投藥量1.4g/L，攪拌強(qiáng)度300r/min 30s，50r/min 300s，溫度為35-50℃時(shí)，濁度去除率可達(dá)99%以上，COD去除率可達(dá)65%以上，但對(duì)于PAM單獨(dú)作用效果不佳；對(duì)于PAC和PAM聯(lián)合作用，當(dāng)pH=3.5左右時(shí)，PAM的加入對(duì)COD去除率影響不大，但它能明顯加快沉降速度。

近年來，隨著造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，大型紙漿廠堿回收率已達(dá)90%，非木原料紙漿廠（蘆葦、蔗糖渣等）堿回收率達(dá)70%左右，稻、麥草漿造紙廠的堿回收率在60%左右。但是，堿回收工藝較為復(fù)雜，處理過程的費(fèi)用高，不適于中小型企業(yè)，而我國中小型造紙企業(yè)占大多數(shù)，因此，選用恰當(dāng)?shù)男跄齽┖推渌椒ㄌ幚碓旒垙U水不僅能降低成本，而且能提高處理效率，并且能為廣大中小型企業(yè)所接受，使得小型造紙企業(yè)能在激烈的競爭中得以生存和發(fā)展。鑒于此， 對(duì)不同混凝劑（PAC、PAM）處理黑液的效果進(jìn)行了嘗試性研究，通過化學(xué)混凝實(shí)驗(yàn)對(duì)造紙黑液的處理進(jìn)行了探討。

1、材料與方法

1.1水樣

實(shí)驗(yàn)廢水取某造紙廠，該廠使用堿法制漿，其蒸煮過程產(chǎn)生黑液。取樣時(shí)，黑液的溫度約70℃，呈深棕褐色渾濁液，粘度大，有刺激性氣味（表1）。

表1 黑液取樣成份分析結(jié)果

注：由于廢水濃度太大，因此在實(shí)際過程中將廢水稀釋10倍，每次試驗(yàn)均重新測定所配廢水的濁度和COD。

1.2 藥劑

1）絮凝劑：聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）；

2）分析用藥劑（均為分析純）：濃硫酸、鹽酸、硫酸鋁鉀、鉬酸銨、重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸汞。

1.3實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

1）XJ-I型COD消解裝置；

2）721分光光度計(jì)；

3）PHS-2C數(shù)字酸度計(jì)；

4）SC956實(shí)驗(yàn)攪拌器。

2、結(jié)果與討論

2.1PAC對(duì)造紙黑液混凝效果的影響

取稀釋10倍的原水水樣400mL，攪拌強(qiáng)度為300r/min 30s、50r/min 300s，沉淀3.0h，PAC加入量為10g/L，首先考察PAC作用的較佳pH值，從圖1可以看出，在pH值為4.0時(shí)，PAC的處理指標(biāo)COD和濁度都是較好的。為了進(jìn)一步研究PAC的較佳投藥量，將pH值調(diào)至4.0，加入不同量的PAC，由圖2可以看出，投藥為1.4g/L時(shí)，濁度去除率可達(dá)99.81%；投藥為2.6g/L時(shí)，COD去除率可達(dá)72.6%，1.4g/L時(shí)去除率次之，為72.1%，綜合經(jīng)濟(jì)因素，選擇1.4g/L作為較佳投藥量。由于攪拌強(qiáng)度也可能對(duì)絮凝產(chǎn)生影響，將pH值調(diào)至4.0，加入PAC1.4g/L，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，將慢速攪拌時(shí)間延長可以提高處理效率。因?yàn)檫m當(dāng)延長攪拌時(shí)間可以使絮凝劑和固體顆粒充分接觸，而且絮凝劑的濃度分布也較均勻，有利于絮凝劑捕集膠體顆粒。同時(shí)研究了溫度對(duì)去除率的影響，數(shù)據(jù)見表2。

表2 不同溫度下濁度和COD的去除率

由表2可以看出，溫度對(duì)濁度和COD去除率的影響不大，從室溫到取樣時(shí)的黑液溫度，去除率的變化不大。原因可能是在該溫度范圍內(nèi)，顆粒間的相互作用能以吸引能為主，能夠形成絮凝體。

通過正交試驗(yàn)可以得知，PAC單獨(dú)作用處理造紙黑液時(shí)，pH值的影響較大，投藥量次之，攪拌強(qiáng)度和溫度的影響較小。較佳試驗(yàn)條件為：pH=4；投藥量為1.4g/L；廢水溫度為35-50℃；攪拌強(qiáng)度為：300r/min 30s；50r/min 300s。

2.2PAM對(duì)造紙黑液混凝效果的影響

取稀釋10倍的原水水樣400mL，調(diào)節(jié)不同的pH值，加入1.0g/LPAM，首先考察PAM作用的較佳pH值，從圖3可以看出，pH值小于4后變化不大，選擇pH=3.5為較佳酸度。進(jìn)一步研究PAM的較佳投藥量，將pH值調(diào)至3.5，用10%HCl酸析后，加入不同量的PAM，由圖4可以看出，濁度去除率的變化不大，當(dāng)PAM投加量為0.01g/L時(shí)，COD去除率可達(dá)到55.8%，故較佳投藥量選為0.01g/L。

2.3PAC和PAM聯(lián)合作用對(duì)造紙黑液混凝效果的影響

取稀釋10倍的原水水樣400mL，將pH值調(diào)至3.5，用10%HCl酸析后，首先分別加入0.8g/L、1.0g/L和1.2g/LPAC，再加入不同量的PAM，從圖5、圖6中可以看出，當(dāng)加入的PAM為0.003g/L，0OD的去除率均較高，綜合濁度和COD去除率的情況來看，PAC的較佳投加量為1.2g/L。

3、結(jié)論

a、PAC單獨(dú)作用時(shí)，pH值的影響較大，投藥量次之，攪拌強(qiáng)度和溫度的影響較小。較佳pH值在4.0左右，當(dāng)投藥量為1.4g/L時(shí)，濁度去除率可達(dá)到99.81%，COD去除率也可達(dá)到72.1%，效果比較明顯。

b、PAM單獨(dú)作用時(shí)，對(duì)高濁度水的處理效果不甚理想。當(dāng)pH=3.5時(shí)，投藥量為20mL時(shí)，濁度去除率較高為98.16%，而COD去除率也僅能達(dá)到55.8%，與PAC相比效果不是很理想。

c、PAC和PAM聯(lián)合作用時(shí)，試驗(yàn)的較佳pH值為3.5左右，當(dāng)PAC的投加量為1.2g/L，加入PAM0.003g/L時(shí)，濁度去除率為99.73%，COD去除率也能達(dá)到67.95%。可以看出，聯(lián)合作用時(shí)的效果比PAC單獨(dú)作用時(shí)的效果還是稍差，但在實(shí)驗(yàn)過程中，PAM的加入可以明顯加快沉降速度。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，直接用絮凝法對(duì)高濃度的造紙黑液進(jìn)行處理，濁度、色度、SS的去除率都很高，但對(duì)COD的去除率一般為60%-70%，剩余COD仍大于3000mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。其主要原因是，絮凝法可以將纖維素、木質(zhì)素大部分去除，絮凝形成的礬花有一定的吸附功能，也可吸附去除少量的水溶性有機(jī)物，但大部分的水溶性污染物是不可能去除的，這就需要采取生物法對(duì)水溶性污染物進(jìn)一步處理。