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常州某印染厂前处理车间主要从事各种全棉和棉弹类梭织面料的印染前处理加工。车间每天排放废水约300~400t,COD(化学耗氧量)值波动范围约为6000~30000mg/L,pH为13左右。目前工厂对该车间废水先做一些简单的预处理措施,然后再与与染色废水混合集中处理,但处理效果并不是很好,最终的生化池出水COD值经常在100mg/L左右波动,难以达到一级排放标准。针对印染前处理废水的水质特性,本研究采取分质处理的思路对该车间的废水单独进行处理,以期使该车间废水在与其它工序废水混合之前水质大为改善、污染负荷大幅降低[1]。实验选取聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)和钢铁厂废酸对印染前处理废水进行混凝沉淀实验,筛选出最适宜于印染前处理废水水质理的混凝剂,并进一步对混凝条件进行优化,以期使混凝效果达到最佳[2]。
1实验部分
1·1实验水质
实验用水取自该印染厂印染前处理车间。考虑到原水COD含量波动较大,选取COD含量较高(水质Ⅰ)与COD含量为年平均值左右(水质Ⅱ)的两种不同水质的废水来进行研究。最佳pH范围的确定实验水质为水质Ⅰ,最佳投药量实验用水水质为水质Ⅰ和水质Ⅱ,见表1。
1·2实验主要仪器、药品主要实验
实验使用的水处理药剂PAC、PAS、PFS使用时配成质量分数为5%的水溶液,w(FeSO4·7H2O)配为10%的水溶液,阳离子型聚丙烯酰氨(CPAM)配为0·2‰的水溶液。钢铁厂废酸取自某钢铁厂,主要成分包括:游离酸、Fe2SO4、Fe2(SO4)3及少量Cr(Ⅵ)、Cr、Ni、氟化物等。原水pH的调节用质量浓度为15%的盐酸。
1·3实验方法
在混凝剂的筛选工作中,确定废水的pH和混凝剂的投加量为主要考察对象。在考察pH对废水COD去除影响时,在1000mL烧杯中加入500mLpH调为一定梯度的废水,固定混凝剂投加量为10mL,搅拌,静置30min后取上清液测定其COD值。计算COD去除率,得出最佳pH范围。在考察混凝剂投加量对废水COD去除影响时,调节废水pH至由前面实验得出的最佳pH建立投药量序列,搅拌,静置30min后取上清液测定其COD值。计算COD去除率,得出最佳投药量。
混凝优化主要考虑助凝剂的投加量、搅拌方式及沉淀时间对废水COD去除的影响。搅拌方式的正交实验按表2中选取的因素和水平作L9(34正交实验,计算COD去除率,通过极差分析得出最佳搅拌方式。在助凝剂最佳投加量的确定实验中,废水pH、混凝剂投加量、搅拌方式均调至最优值,建立助凝剂投加量梯度,助凝剂在快速搅拌结束前30s投加,废水静置30min后取上清液测定其COD值,计算COD去除率,得出最佳投药量。在最佳沉淀时间的确定实验中,废水pH、混凝剂助凝剂投加量、搅拌方式均调至最优值,搅拌后分别沉淀10min、20min、30min、1h、2h取上清液测定其COD值,计算COD去除率,得出最佳沉淀时间(以上实验均作废水空白对照实验)。
2实验结果与讨论
2·1混凝剂的筛选
2·1·1pH对混凝效果的影响
由图1可知,PF
2·1·2投药量对混凝效果的影响
由图2知,对于水质Ⅰ的废水(高浓度废水)PFS需投加1g/L以上方能达到较好的效果COD去除率为15%左右;PAC在投加1·6g/L时达到最佳去除效果,COD去除率为25%左右PAS在投加526·32mg/L时去除率最高,COD去除率可达35%;硫酸亚铁的投加量对其COD去除效果影响不大,但COD去除效果不是很好,基本在20%左右;钢铁厂废酸在投加40mL/L时效果最明显,COD去除率达33%左右。
而对于水质Ⅱ的废水(低浓度废水),PFSPAC、PAS、硫酸亚铁及钢铁厂废酸在最佳pH下的最佳混凝剂投药量分为:1g/L、2·1g/L210mg/L、2·2g/L左右(往上投加效果不明显及20~30mL/L(20mL/L以上效果差别不大)见图3。与图2相比,在最佳投药量时,低浓度原水的COD去除率普遍要比高浓度原水去除率高10%左右,且药剂消耗量明显更少。
