摘要：研究采用聚鋁和聚鐵作絮凝劑，并加入有機(jī)助凝劑，聯(lián)合作用處理麥草爆破制漿廢水的混凝效果。結(jié)果表明：聚鋁和聚鐵聯(lián)合投加的混凝效果優(yōu)于它們單獨(dú)投加，具有明顯的交互作用。并進(jìn)一步探討了絮凝劑投加比例、pH值、水溫、投加順序等因素對(duì)交互作用的影響，得出了實(shí)驗(yàn)的較佳條件。

聚合氯化鋁（PAC，簡稱聚鋁）、聚合硫酸鐵（PFS，簡稱聚鐵）為新一代無機(jī)高聚物混凝劑，處理廢水具有用量少、雜質(zhì)（COD、色度、濁度等）去除率高、腐蝕性小、沉淀速度快、適用pH范圍廣，其絮凝產(chǎn)物壓縮性和脫水性優(yōu)良等特點(diǎn)。目前，聚鋁和聚鐵絮凝劑已經(jīng)在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有關(guān)聚鋁和聚鐵在水處理中的報(bào)導(dǎo)很多，但將二者聯(lián)用的報(bào)導(dǎo)卻很少見。本實(shí)驗(yàn)采用聚鋁和聚鐵作絮凝劑，加入有機(jī)助凝劑，聯(lián)合作用處理麥草爆破制漿廢水，現(xiàn)聯(lián)合投加對(duì)混凝有明顯的交互作用，采用聚鋁與聚鐵聯(lián)合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好。

1、實(shí)驗(yàn)

1.1廢水情況

本實(shí)驗(yàn)所用廢水，是由山東某造紙廠提供的取麥草爆破制漿廢水，其ρCODcr為4000mg/L，nSS為156.8mg/L，pH值為9.43。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

PHS-25B型數(shù)字酸度計(jì)，上海大普儀器有限公司；攪拌器，上海標(biāo)準(zhǔn)模型廠；nCOD測(cè)定儀，按GB11914-89《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》來完成測(cè)量。

1.3實(shí)驗(yàn)藥品

聚鋁（鹽基度為78.6%），配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的溶液；聚鐵（鹽基度為10.4%），配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的溶液；有機(jī)助凝劑溶液（簡稱A）。

1.4實(shí)驗(yàn)方法

每組實(shí)驗(yàn)均取100mL廢水倒入容積為500mL燒杯中，在加入PAC，PFS或A溶液后，快速（200r/min）攪拌1min，再慢速（60-80r/min）攪拌2min，靜置30min，取上層清液測(cè)定ρCOD·cr。

廢水pH值采用滴加H₂SO₄溶液、NaOH溶液，調(diào)節(jié)至設(shè)定pH值。

2、結(jié)果與討論

2.1交互作用判別實(shí)驗(yàn)

為了增強(qiáng)PAC和PFS的絮凝效果，生成粗大、結(jié)實(shí)、易于沉降的絮凝體，試驗(yàn)中加入助凝劑A藥劑，并做了一批試探性實(shí)驗(yàn)，得出A藥劑加入量為0.75mL/100mL時(shí)，助凝效果較好。

在室溫情況下，做了9組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)取廢水100mL，將pH值均調(diào)為7，A藥劑加入量為0.75mL/100mL，投加藥劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1PAC與PFS不同投加量時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在溫度、pH值、助凝劑投加量相同的情況下，采用聚鋁與聚鐵聯(lián)合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好，表明聚鋁與聚鐵聯(lián)合投加有協(xié)同混凝的效果，存在明顯的交互作用。

聚鋁和聚鐵均為優(yōu)良的絮凝劑，各有特點(diǎn)。聚鐵水解快，生成礬花速度快，易沉降，強(qiáng)度好，但礬花小，出水不清、殘余色度高；而聚鋁生成礬花大，出水殘余色度低，但生成絮團(tuán)較慢，礬花輕、疏松，沉降慢，聯(lián)合投加聚鋁和聚鐵，一定程度上可互相取長補(bǔ)短增效，使初凝時(shí)間、沉降速度優(yōu)于聚鋁，而礬花大小、出水色度優(yōu)于聚鐵，因此，使藥效更好地發(fā)揮。

2.2交互作用的影響因素

影響混凝交互作用的因素較復(fù)雜，在此主要探討絮凝劑投加比例、pH值、水溫、投加順序等幾個(gè)因素。

a.絮凝劑投加比例的影響。由上述實(shí)驗(yàn)可知：聚鋁和聚鐵聯(lián)合投加得到較佳效果的比例為0.6:1（體積比）。

b.pH值的影響。在室溫下，做了8組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)取100mL廢水，固定聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL，A藥劑加入量為0.75mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著pH值升高，ρCOD·cr去除率先升高后降低，廢水pH值為6時(shí)，絮凝效果較好。

表2不同pH值時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

聚鋁和聚鐵溶液pH值較低，鋁離子和鐵離子以水合鋁、水合鐵絡(luò)合離子狀態(tài)存在。加入廢水中，若pH值升高，這些水合絡(luò)合離子就會(huì)發(fā)生配位水解反應(yīng)，生成各種羥基鋁、鐵離子，將產(chǎn)生氫氧化鋁、氫氧化鐵化學(xué)沉淀物析出。由于沉淀網(wǎng)捕機(jī)理，因此絮凝效果越來越好。當(dāng)pH值繼續(xù)升高時(shí)，氫氧化鋁沉淀又會(huì)溶解，使絮凝效果變差。如果pH值過低，配位水解反應(yīng)困難，絮凝效果較差；若pH值過高，氫氧化鋁沉淀會(huì)大量溶解，絮凝效果也會(huì)變差。

c.廢水的溫度的影響。做7組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)取100mL廢水，固定pH值為6，聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL，A藥劑加入量為0.75mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3不同溫度時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

突驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)水溫較低（<5℃）時(shí)，ρCOD去除率較差；在10-35℃，絮凝效果較好，但ρCOD去除率隨溫度變化不大。

聚鋁和聚鐵的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，如果水溫過低時(shí)，水解困難。水溫升高，使得水解容易，而且布朗運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，膠粒間碰撞機(jī)會(huì)增加，絮凝效果變好；但水溫繼續(xù)升高，只加快了沉淀速度，對(duì)ρCOD·cr去除率影響不大。

d.聚鋁與聚鐵投加順序的影響。在室溫下，做2組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)取100mL廢水，固定pH值為6、聚鋁與聚鐵加入量均為2.0mL。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：先加聚鋁，后加聚鐵，ρCOD·cr為328mg/L，ρCOD·cr去除率為91.8%；先加聚鐵，后加聚鋁，ρCOD·cr為232mg/L，ρCOD·cr去除率為94.2%。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：先加聚鐵，后加聚鋁的絮凝效果更好。

混凝過程一般由凝聚、絮凝和沉淀三個(gè)階段。先加入聚鐵，攪拌1min，是聚鐵混凝的凝聚階段，水中生成細(xì)而重的礬花，再加入聚鋁，此時(shí)聚鐵處于絮凝階段，礬花成長變粗，以它們?yōu)楹诵?，聚鋁產(chǎn)生的沉淀物會(huì)生長成粗大的礬花，所以絮凝效果好。如果先加入聚鋁，攪拌1min，聚鋁處于凝聚階段，生成絮團(tuán)較慢而且礬花較疏松；再加入聚鐵，以松散的聚鋁為核心，聚鐵產(chǎn)生的沉淀物生長成的礬花較小，所以絮凝效果相對(duì)較差。