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摘要:以絮凝沉淀法處理皮革廢水為研究對(duì)象,研究了聚丙烯酰胺(PAM)用量,聚氯化鋁(PAFC)用量和pH值的影響。廢水中化學(xué)需氧量的去除率。結(jié)果表明,廢水的pH值是影響絮凝沉淀的關(guān)鍵因素。將廢水的pH值調(diào)整為7.0后,可以去除54%的COD(0.4mg•L-1PAM和1g•L-1PAFC)。還研究了活性炭和硅藻土緊急處理對(duì)污泥膨脹的影響。當(dāng)添加量為1g•L-1時(shí),活性炭可在1小時(shí)內(nèi)迅速將沉淀率降低20%。其速度較慢,但其長(zhǎng)期沉降效果優(yōu)于活性炭(后者在8h時(shí)可使沉降率降低64%),表明在添加兩種物質(zhì)時(shí)它應(yīng)該是不同的。以往的研究成果已應(yīng)用于皮革廢水處理廠,提高了廢水處理效果,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:皮革廢水;處理;絮凝沉降;改進(jìn)應(yīng)用
1皮革行業(yè)在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用
皮革的年產(chǎn)值超過(guò)100億元,但也會(huì)在皮革加工過(guò)程中發(fā)生。產(chǎn)生大量廢水,排放量高達(dá)7,000萬(wàn)噸(a-12)。皮革廢水的水質(zhì)波動(dòng)很大,具有良好的生物降解性和懸浮物,高鹽含量,高pH,復(fù)雜成分等。都是嚴(yán)重的污染更難處理的工業(yè)廢水。近年來(lái),由于皮革廢水處理率低,污染率低,放電達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),甚至可能損害人類(lèi)健康。因此,提高皮革廢水處理的達(dá)標(biāo)率是至關(guān)重要的。由于pH值對(duì)絮凝效果的影響很大,因此本研究中的制革廠在調(diào)節(jié)罐中調(diào)節(jié)了絮凝過(guò)程,將電鍍廠的殘留酸添加到控制罐中??刂苝H值。(鑒于廢水處理系統(tǒng)下游的硝化過(guò)程將進(jìn)一步降低堿度,pH值將進(jìn)一步降低,低分子量有機(jī)化合物將被快速吸附。硅藻土的沉降作用它比活性炭好得多?;钚蕴抗柙逋翆?duì)沉降效果的影響隨曝氣時(shí)間的變化而變化,這是由于硅藻土和活性炭的吸附機(jī)理不同而引起的。大量的硅烷醇基團(tuán)分布在硅藻土的表面和孔的內(nèi)表面上,并且H+在水溶液中解離,使得顆粒表面顯示出負(fù)電?;钚晕勰嘀械募?xì)菌膠束表面帶負(fù)電。因此,當(dāng)首次添加硅藻土?xí)r,硅藻土和細(xì)菌膠束被均勻地反彈。只有用硅藻土中和的有機(jī)顆粒帶正電,多孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積才能有效地發(fā)揮其吸附作用,并發(fā)生細(xì)菌膠束的吸附,聚集和沉淀。必須中和硅藻土表面上的負(fù)電荷,因此添加后效果緩慢。混合不同體積的研究系統(tǒng)對(duì)硅藻土(本文中為3L和100L系統(tǒng))的影響也不同。結(jié)果,需要另一個(gè)時(shí)間來(lái)獲得更好的結(jié)算結(jié)果。另外,硅藻土表面上的帶負(fù)電荷的顆粒被水中的帶正電荷的顆粒中和后,整個(gè)系統(tǒng)的平衡被破壞,穩(wěn)定性受到損害,內(nèi)聚和凝聚被破壞。同時(shí),硅藻土比活性炭更稠密并吸收飽和硅。在沉淀過(guò)程中,藻類(lèi)聚集體較重,更容易對(duì)浮力以及細(xì)菌和膠束之間的作用力作出反應(yīng),使泥漿快速沉降。由于活性炭和硅藻土的吸附特性不同,制革廠作為研究對(duì)象,調(diào)整了好氧池前的二次沉淀池:中污泥膨脹的應(yīng)急處理程序。粉狀活性炭以相同的比例添加到需氧水箱的末端。采用該方法后,數(shù)小時(shí)內(nèi)二次沉淀池出水污泥含量明顯降低,出水化學(xué)需氧量達(dá)標(biāo),出水后1周內(nèi)無(wú)污泥。泥土膨脹。
2絮凝和沉淀是常規(guī)的操作單位
以絮凝沉淀技術(shù)控制藻類(lèi)和皮革廢水的處理為例,實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常明顯。在絮凝和消除藻類(lèi)的過(guò)程中,不論銅綠微囊藻DS還是野生的銅綠微囊藻,最終pH均為7.0~73絮凝效果最好。當(dāng)終點(diǎn)的pH值大于73時(shí),絮凝效果明顯變差。通過(guò)絮凝終點(diǎn)的pH值來(lái)確定。在皮革廢水的絮凝過(guò)程中,藻類(lèi)液體的pH和絮凝劑的pH不會(huì)改變。在改變廢水的pH值的情況下,無(wú)論P(yáng)AM或PAFC的量增加,絮凝和沉淀后上清液的COD去除率都不會(huì)顯著增加;但是,當(dāng)廢水的pH值更改為7.0時(shí),低劑量的PAM和PAFC可以顯著加快CODG的去除速度。在污水處理廠實(shí)際調(diào)節(jié)水箱的pH值后,獲得了極好的絮凝和沉淀效果。在控制終點(diǎn)的pH值以實(shí)現(xiàn)有效絮凝的前提下,可以適當(dāng)增加絮凝劑中粘土的含量或密度以有效地絮凝。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的銅綠微囊藻,如果在絮凝后無(wú)法實(shí)現(xiàn)沉淀,則可以增加絮凝劑中的高嶺土含量以實(shí)現(xiàn)沉淀。對(duì)于野生藍(lán)細(xì)菌,需要更高密度的cher石來(lái)代替聚集的高嶺土?;钚蕴亢凸柙逋炼伎梢源龠M(jìn)皮革廢水中活性污泥的沉淀?;钚蕴抗ぷ魉俣群芸?,但效果中等。
3絮凝技術(shù)
絮凝技術(shù)是一項(xiàng)重要的固液分離技術(shù)。作為水處理,化學(xué)工業(yè),利潤(rùn)和其他行業(yè)中的關(guān)鍵分離過(guò)程,它具有悠久的歷史。特別是在水處理過(guò)程中,絮凝技術(shù)不僅單獨(dú)用作澄清劑。該過(guò)程還可以與其他過(guò)程(例如預(yù)處理或高級(jí)處理單元)組合。在淡水湖泊和河流富營(yíng)養(yǎng)化和頻繁開(kāi)花的情況下,許多研究人員還使用絮凝和沉淀技術(shù)來(lái)管理藻類(lèi)。
3.1絮凝的分類(lèi)和絮凝機(jī)理
有許多種絮凝劑。通常,它們分為三類(lèi):無(wú)機(jī)絮凝劑,有機(jī)絮凝劑和生物絮凝劑。
3.2無(wú)機(jī)混凝劑
它由低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑和高分子量無(wú)機(jī)絮凝劑組成。在處理,污水中的活性污泥和地下水排放方面具有悠久的應(yīng)用歷史。金屬鹽絮凝劑經(jīng)濟(jì)且易于使用,但是在將低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑應(yīng)用于水處理項(xiàng)目時(shí)存在一系列問(wèn)題。例如,應(yīng)用范圍小,數(shù)量大,腐蝕大,聚集效率低。在1960年代后期,無(wú)機(jī)聚合物(PF)絮凝劑的快速發(fā)展及其高效,無(wú)毒,廣泛應(yīng)用和低成本的趨勢(shì),禁止使用低分子量無(wú)機(jī)絮凝劑。現(xiàn)有絮凝劑的狀態(tài)和快速發(fā)展。無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑根據(jù)不同的電荷分為33,360個(gè)陽(yáng)離子,陰離子和化合物。在無(wú)機(jī)高分子絮凝劑中,PAC(聚氯化鋁)是一種較早發(fā)展的陽(yáng)離子絮凝劑,因此技術(shù)成熟,市場(chǎng)銷(xiāo)量最大。近來(lái),聚硫酸鋁和聚鐵由于其快速的凝結(jié)速度,密集的凝結(jié),快速的沉淀和廣泛的應(yīng)用而引起了廣泛的關(guān)注。與傳統(tǒng)絮凝劑相比,陽(yáng)離子絮凝劑用量低,適應(yīng)性廣,效率高。聚合硅酸和活化硅酸是相對(duì)代表性的陰離子絮凝劑,它們的作用機(jī)理已經(jīng)成熟。這主要是由于絮凝劑中的陰離子基團(tuán)與顆粒表面之間存在氫鍵,范德華力效應(yīng)引起吸附。橋接捕獲和停滯的懸浮固體,但未發(fā)生電中和。對(duì)有機(jī)聚合物絮凝劑的深入研究已導(dǎo)致合成有機(jī)聚合物絮凝劑的快速發(fā)展。通常,水溶性聚合物和合成聚合物的絮凝劑是相對(duì)重要的物種,它們的相對(duì)分子質(zhì)量為103-107。這些長(zhǎng)鏈聚合物通常在其中具有幾個(gè)官能團(tuán)。人類(lèi)使用天然高分子絮凝劑的歷史可以追溯到數(shù)千復(fù)合無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑具有許多成分,但鐵鹽,鋁鹽和硅酸鹽仍然占主導(dǎo)地位。絮凝后,形成可以很好聚集的高度聚合的羥基化無(wú)機(jī)聚合物形式。聚鋁,聚鐵,多活性硅膠,聚硅酸鋁硫酸鹽,聚合物硅酸鹽等是比較好的復(fù)合無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑,在實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)異的絮凝效果。
3.3無(wú)機(jī)混凝劑的作用機(jī)理
將無(wú)機(jī)絮凝劑添加到水中后,會(huì)發(fā)生非常復(fù)雜的絮凝過(guò)程。在系統(tǒng),化學(xué)和動(dòng)力學(xué)中,懸浮物會(huì)影響該過(guò)程。它還會(huì)影響凝血結(jié)果。絮凝劑以多種方式影響顆粒在水中的穩(wěn)定性。①壓縮雙電層的厚度并提供抗衡離子以降低電勢(shì)。②絮凝劑的各種可溶性離子與顆粒表面具有特征性的化學(xué)相互作用,因此顆粒的表面電荷被中和。③水解的金屬鹽產(chǎn)生沉淀,其功能是掃網(wǎng)以捕獲沉淀中的顆粒。
3.4有機(jī)聚合物混凝劑
主要有兩種類(lèi)型:合成高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑的濃度低于無(wú)機(jī)絮凝劑的濃度,pH值低,對(duì)環(huán)境的影響小,污泥小,處理效果更好。
3.5合成高分子混凝劑
官能團(tuán)溶于水后具有明顯的電解性能。通常,相對(duì)分子量越高,分子鏈越長(zhǎng),聚集效果越好。由于不同的合成高分子絮凝劑在水解后的官能團(tuán)也會(huì)產(chǎn)生不同的電荷,因此高分子絮凝劑分為陽(yáng)離子,陰離子和非離子。通常,膠體顆粒和懸浮液大多帶負(fù)電,因此有機(jī)高分子絮凝劑的陽(yáng)離子合成已成為研究熱點(diǎn)。陽(yáng)離子絮凝劑主要包括季胺鹽,多胺鹽,聚丙烯酰胺及其衍生物。首先,最重要的產(chǎn)品是廣泛用于聚合絮凝劑合成的聚丙烯酰胺(AM)。
3.6天然聚合物混凝劑
人類(lèi)使用天然高分子絮凝劑的歷史可以追溯到數(shù)千年前。在大規(guī)模使用合成聚合物絮凝劑之前,一些天然聚合物絮凝劑已廣泛用于水處理,釀造,食品和其他行業(yè)。隨著1970年代使用基于PAM的合成聚合物絮凝劑,天然聚合物絮凝劑的市場(chǎng)份額近年來(lái)逐漸下降。由于對(duì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格要求,合成高分子絮凝劑的毒性已引起越來(lái)越多的關(guān)注。天然高分子絮凝劑由于資源豐富,種類(lèi)繁多,原料價(jià)格低廉,無(wú)毒產(chǎn)品,易于生物降解等優(yōu)點(diǎn),重新獲得了絮凝劑的市場(chǎng)份額。近年來(lái),研究人員越來(lái)越受到青睞。通常,用作絮凝劑的天然物質(zhì)必須經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾,根據(jù)原料的不同,它們可以分為淀粉衍生物,纖維素衍生物,蛋白質(zhì)衍生物,絮凝劑,多糖和改性絮凝劑。殼聚糖多糖試劑,改性植物膠和其他121種殼聚糖衍生物在水處理中具有巨大的潛力和適用性。
3.7有機(jī)高分子絮凝劑的作用機(jī)理
將高分子量絮凝劑應(yīng)用于絮凝是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。目前,通常認(rèn)為其是吸附橋,即橋機(jī)制。本質(zhì)上,長(zhǎng)聚合物鏈吸附兩個(gè)或多個(gè)膠體或顆粒。與顆粒連接的聚合物絮凝劑的吸附分為兩種情況:格羅。帶電表面上的擴(kuò)散層的厚度相對(duì)較大,并且超過(guò)了聚合物鏈可以達(dá)到的距離。聚合物不能充當(dāng)橋,并且顆粒被分組或分散。由DLVO理論主導(dǎo);②填充面的擴(kuò)散層被壓縮。層壓的雙電層具有很強(qiáng)的排斥作用,但是聚合物鏈可以在遠(yuǎn)大于該距離的距離處抵抗排斥并且可以穿過(guò)擴(kuò)散層。由于聚合物絮凝劑的組成和結(jié)構(gòu)不同,存在一些差異。
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作者:張少謙 單位:河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
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