印染废水处理中的助凝助沉试验

桑敏慧， 李成云
　　摘　要：将粉煤灰等六种物质应用于印染废水处理中作为助凝助沉剂。详细试验研究了各自的最优加入量，对比了彼此的助凝助沉效果，结果表明，对试验的印染废水，首选助凝助沉剂为粉煤灰，粉煤灰在0.1%的加入量下可使污泥5min的污泥沉降体积相对缩小67.5%；并在水力循环澄清池上进行了工业试验。
关键词：印染废水；混凝；污泥；加速沉降
中图分类号：X791
文献标识码：A
文章编号：1000-3770(1999)04-0239-04

    目前印染废水的化学混凝处理中常用药剂仍以聚合硫酸铁(PFS)、硫酸亚铁(FeSO4)、聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(Al2(SO4)3)为主。PAC或Al2(SO4)3作水处理药剂时，因污泥比重轻，多用气浮处理，而PFS或FeSO 4因矾花颗粒较密实，污泥比重大，工程中多用沉降法。在实际工作中发现，PFS的污泥比重虽然比PAC的污泥比重大，但实际沉降速度还是比较慢。这导致了沉淀池的体积负荷较小，空间利用效率低等问题。针对这个问题，我们对六种助凝助沉剂进行了试验研究，找出了最佳助凝助沉剂粉煤灰(FA)，和它的最佳加入量(0.1%)，并在澄清池上进行了工业试验，取得了良好的效果。
1　试验内容
1.1　试验水质
　　取某印染厂印染废水，主要含有直接染料、分散染料、酸性染料、活性染料以及多种助剂，助剂包括元明粉、拉开粉、树脂、硫胺、冬青油等。pH值：6.8～7.7；CODCr：800～1100mg/L；色度：1000倍左右(稀释倍数法)。
1.2　实验仪器
　　PHS-2C型pH计，81-2型磁力搅拌机，重铬酸钾快速法测CODCr所需全套装置［1］，Φ50mm的沉降柱及1000mL烧杯等。
1.3　实验药品
　　硅藻土，膨润土，粉煤灰(江南某电厂)，酸性白土，菱苦土，轻质MgO。
　　复合脱溶剂(有效物含量15%)，PAM(0.033%)，复合净水剂C-PFS(针对实际废水水质的改性PFS，含全铁18%)。
1.4　实验方法及过程
　　预备试验：取此印染废水，做复合脱溶剂、C-PFS、PAM的絮凝加药正交试验，对试验结果进行分析后可知，三种物质各自的最优加入量分别为：复合脱溶剂7.5ml/L；C-PFS2ml/L；PAM2ml/L。
　　试验：取700mL印染废水于1000mL的烧杯内，置于81-2型磁力搅拌机上搅拌，依次加入复合脱溶剂、助凝助沉剂、C-PFS、PAM。快速搅拌1. 5min，然后慢速搅拌5min；将全部废水倒进沉降柱中，记录2min和5min的沉降比(某固定时间内，污泥体积占总体积的百分比)，静置30min后，取上清液测定CODCr、pH。对每种助凝助沉剂，通过分析不同加入量下的污泥沉降数据，确定其最佳加入量，然后在每种助凝助沉剂的最佳加入量下，做六种物质的助凝助沉性能对比。

2　结果与讨论
2.1　不同的加入量对处理后水质和沉降比的影响
在所有实验中，废水经过絮凝后，上层清液均透明，色度小于50，所以色度不作记录。由于加入量很少(千分之几)，本身的溶出物也很少，所以不会对pH有大的影响。实验中上清液pH基本保持在8.5。
六种助凝助沉剂的试验结果见表1。结果表明，大致有这样的规律：开始随着助凝助沉剂加入量的增加，2min和5min沉降比降低很快，但降至某一拐点后，变得平稳，有的沉降比在拐点后呈上升状态，这是由于助凝助沉剂比表面积大、 真密度大于1。助凝助沉剂的加入在混合液中存在两种相反的作用力，助凝助沉剂的加入一方面使得等速、变速沉降层污泥颗粒沉降速率增加［2］，另一方面，过量的加入也使得压缩区污泥体积增大，两种相反作用力效果相当处，即产生了拐点。综合经济等因素，确定拐点处的加入量即为最优加入量。六种助凝助沉剂粉煤灰、硅藻土、轻质MgO、酸性白土、菱苦土、膨润土的最优加入量依次为0.1%、0.025%、0.05%、0.08%、0.05%。
表1　六种助凝助沉剂的污泥沉降数据和处理后出水CODCr值

加入不同的助凝助沉剂后，对出水CODCr的影响也列入表1。试验结果表明，在加入助凝助沉剂后，CODCr略有下降，这是由于助凝助沉剂本身有一定的吸附性引起的，但是因助凝助沉剂加入量很少，故CODCr下降不明显。
2.2　最佳助凝助沉剂的筛选
　　相同试验条件下，六种助凝助沉剂各自最优加入量的试验结果见表2，表中V’/V0为加入助凝助沉剂后污泥体积占不加助凝助沉剂污泥体积的百分率。由表可知，六种物质的5min沉降比中，粉煤灰的最小，也即助凝助沉效果最好。
表2　最佳加入量下的沉降效果对比

由于加了0.1%的粉煤灰后，污泥沉降速度大大提高，但出水水质并未变坏，其它药耗也未增加。而且粉煤灰是电厂生产过程中的废料，用粉煤灰(0.1% )做助凝助沉剂，既利用了废物，又解决了实际问题，工程实践上很有意义。所以我们决定用粉煤灰做工业试验。
2.3　工业试验

    工业试验在该印染厂的印染废水处理厂进行，将粉煤灰(0.1%)与复合脱溶剂混合起来加入到水力循环澄清池中，澄清池处理废水量分别为150m3/h和200m3/h。在150m3/h时，连续测定了不加入粉煤灰和加入粉煤灰后中水样5min沉降比(澄清池第一反应室中部水样5min沉降比，反应了澄清池中部污泥量的多少和污泥沉降性能)，结果见图1。从图可以看出澄清池中水样5min沉降比由原来的35%左右降到了约25%。然后将澄清池出力增大到200m3/h并加入0.1%的粉煤灰，连续测定中水样5min沉降比，这时的沉降数据接近150m3/h出力时不加粉煤灰的中水样沉降比数据，由此可见加入助凝助沉剂后降低了澄清池中污泥悬浮层的高度，相应增加了澄清池清水区的高度，保证了出水的水质，增加了澄清池出力。
    值得一提的是，由于污泥中混杂了部分粉煤灰微粒，提高了污饼的孔隙率，改善了污泥的特性，污泥比阻(单位过滤面积上滤饼单位干固体重所受阻力)由原来的1.02×1012m/kg降低到9.04×1011m/kg，这使得污泥的浓缩效果提高，可压缩性系数降低，真空转鼓脱水机产出泥饼厚度增大，脱水效率和产率增加。

3　结　论
粉煤灰、膨润土、菱苦土、酸性白土、轻质MgO、硅藻土在印染废水的混凝处理中都有一定的助凝助沉效果，而且在试验所用的0%-0.15%的范围内对出水的水质影响不大。
经过对比筛选，认为粉煤灰在印染废水的混凝处理中为最优助凝助沉剂，0.1%加入量的情况下可使污泥的沉降比减少5.2%，污泥相对体积缩小为原来的67.5%。
在工业试验中，加入0.1%的粉煤灰可使150m3/h的水力循环澄清池中水样5min沉降比由约35%降至约25%，改善了水力循环澄清池的运行性能，保证了出水水质。这样可使澄清池出力增大至200m3/h。并且粉煤灰的加入使得污泥的比阻降低，脱水效率增加。
作者单位：苏州热工研究所化学室， 江苏 苏州　215004
参考文献：
［1］　西安热工研究所. 火力发电厂水、汽试验方法［M］. 水力电力出版社，1985. 169-171.
［2］　姚玉英等. 化工原理［M］. 天津科学技术出版社，1992. 156-157