蒋贞贞，朱俊任

(1.重庆工程职业技术学院，重庆 400042;2.重庆城市管理职业学院，重庆 400042)

不同混凝剂处理印染废水试验研究*

蒋贞贞1，朱俊任2

(1.重庆工程职业技术学院，重庆 400042;2.重庆城市管理职业学院，重庆 400042)

选取了市售的聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和自制聚合硫酸铁铝(PAFS)4种常用混凝剂对重庆某印染废水进行试验，探讨了混凝剂种类、废水pH值对印染废水脱色、COD去除效果的影响;考察了自制PAFS投加量、助凝剂投加量对印染废水的脱色、COD去除效果的影响;结果表明:4种混凝剂的混凝效果排序为:PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC;在不调节原水pH的条件下，PAFS投机量为0.3 g/L时，印染废水的COD和色度分别达到最高为82.8%和86.6%;在此基础上再加入助凝剂的用量为4 mg/L时，印染废水的COD和色度最高分别达到95.8%和96.6%。

混凝剂;混凝;印染废水;脱色;聚合硫酸铁铝

近年来，随着纺织工业的发展，印染废水产生量不断增加。据不完全统计，每年生产1.0×105t染料，要产生7.0×105t左右的印染废水，对环境造成极大的破坏［1］。印染废水中含有大量的有机物，成分复杂，其色度大，COD值高，碱性大，水质变化大，因此成了业内公认的难处理的工业废水之一［2］。

目前，印染废水的治理难点主要在于脱色和COD去除的处理。印染废水常用的处理方法很多，主要包括曝气法、物化法、生物法、中和法、混凝法、氧化法、吸附法、膜分离法等［3］。但对于高、中难度处理的印染废水，单独使用生化法或物化法都难以达到排放标准。国内印染废水处理多以生化处理为主，其他方法为辅的手段已达到排放要求。混凝法作为辅助方法具有成本低，经济性高、适应性强、操作管理简单等优点被广泛使用［4］。混凝剂是混凝法处理污水的核心，针对不同水质若要取得理想效果，混凝剂的选择显得尤为重要［5，6］。印染废水种类繁多，针对不同的印染废水，同一种混凝剂的混凝效果也会出现较大差异。因此，结合不同的印染废水，需要选择一种高效混凝剂，通过混凝法处理印染废水仍有一些问题值得探索。

不同混凝剂处理印染废水的试验研究具有较积极的现实意义。以重庆某印染厂的印染废水为研究对象，选取市售的聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和自制聚合硫酸铁铝(PAFS) 4种混凝剂对重庆某印染废水进行试验，探讨了混凝剂种类、废水pH值对印染废水混凝效果的影响，然后选取最佳混凝剂PAFS为考察对象，考察了自制PAFS投加量、助凝剂的投加量对印染废水的混凝影响。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

聚合硫酸铁铝(PAFS)，实验室自制［7］;阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，实验室自制［8］;PAFC、PFS、PAC，均来自重庆某自来水材料有限公司;HCl，NaOH均为分析纯，水为蒸馏水。TU1900紫外-可见分光光度计，北京普析仪器通用有限责任公司;ZR4-6混凝试验搅拌机，深圳;DR2800 COD仪，美国哈希公司;Delta 320台式pH计，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 混凝实验

印染废水:取自重庆某印染厂，水质呈黑色，有臭味，色度:250～300 NTU，COD:2 000～2 800 mg/L，pH: 8.4～8.9。

试验方法:用ZR4-6混凝试验搅拌机在6个500 mL烧杯中同时进行试验。加入一定量的混凝剂(以Fe3+计)，在300 rpm搅拌60 s，60 rpm搅拌8 min的搅拌条件下进行混凝处理。沉降30.0 min，取上清液检测COD和色度，实验皆在室温下进行。

1.3 测定方法

COD的测定采用重铬酸钾法(GB119142-89);色度采用稀释倍数法测定。

2 结果与讨论

2.1 不同混凝剂对混凝效果的影响

固定混凝剂投加量为0.3 g/L，pH在8.4～8.9之间的条件下，分别考察了混凝剂PAFS、PAFC、PFS、PAC对印染废水的混凝处理效果，如图1所示。

图1 不同混凝剂的混凝效果

由图1可知，这4种混凝剂对CODcr去除效果依次为PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC，色度去除效果依次为PAC＞PAFS＞PAFC＞PFS。这可能是由于自制的PAFS混凝剂中含有大量的Fe3+和Al3+离子，是具有高正电荷、高聚合度的高分子化合物，通过扫描电镜发现其结构紧密，呈褶皱状且彼此交错形成高聚合度的网状结构大分子物质，其吸附卷扫能力强，形成絮体大而紧密，沉降效果好［9］。有研究表明［10］相比于块状结构，网状结构更有利于凝结胶体颗粒并在絮体之间形成吸附架桥作用。因此，其COD去除效果强于PAFC、PFS、PAC。而PAFS对印染废水色度的去除效果比PAC的差，这可能是由于PAFS是主要以铁为主的无机高分子混凝剂，残余色度比PAC的大，因此色度去除率会比PAC低。

2.2 废水pH值对混凝效果的影响

固定混凝剂投加量为0.3 g/L，用浓度为0.10 mol/L HCl、NaOH对印染废水进行pH调节，使印染废水pH值分别为4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5。考察了pH值对混凝效果的影响，如图2、图3所示。

图2 pH对混凝去除COD的影响

图3 pH对混凝去除色度的影响

由图2、图3可知，在此pH值范围内这4种混凝剂对印染废水的COD和色度去除效果都非常明显，且整体趋势接近。当pH在7.5～9.5时，PAFS、PAFC、PFS及PAC的混凝效果最好，上清液最清澈。相比与其他3种混凝剂，当pH值在8.5时，PAFS对COD和色度去除率达到最大，分别为82.8%和86.6%。这可能是在酸性条件下，减弱了这几种阳离子混凝剂的电中和能力，从而混凝效果变差;在碱性条件下，Fe3+和Al3+会水解形成单核及多核羟基络离子，具有极强的电中和能力，能吸附微粒以压缩双电层，使微粒脱稳，但是如果pH过高，混凝剂容易水解，从而影响混凝效果。由于废水的pH值直接影响胶体的Zeta电位，只有当废水的pH达到某一范围时，其Zeta电位才能使胶体最终脱稳、凝聚［4］，因此，pH值对混凝效果有较大影响。

2.3 PAFS不同投加量对混凝效果的影响

自制的复合混凝剂PAFS在相同投加量下，不调节原水pH值的情况下，对印染废水的COD及色度去除率优于其他3种混凝剂，故选择PAFS作为处理此印染废水的最佳混凝剂，并考察了PAFS投加量对混凝效果的影响，如图4所示。

由图4可知，随着PAFS混凝剂投加量增大，印染废水中色度及COD的去除率先逐渐增大，当混凝剂的投加量为0.30 g/L时，混凝效果较好，COD去除率达到82.8%，色度去除率达到86.6%。当投加量大于0.30 g/L时，随着投加量增大混凝效果变差，COD和色度去除率明显下降。这可能因为投加少量PAFS时，PAFS水解产生的较高电荷的羟基多核络合物与印染废水中带和COO-基团的胶体颗粒电中和，带负电微粒的表面Zeta电位降低，从而降低了胶粒之间的表面斥力，同时水解产物发挥一定的吸附架桥能力，使废水中的微粒混凝沉降;随着PAFS投加量增加到0.30 g/L时，电荷中和和吸附架桥作用发挥到最大，印染废水的微体颗粒会快速混凝沉淀;当继续增大PAFS的投加量，印染废水的微粒被过多的混凝剂包裹，失去与其他微体胶粒结合的机会，同时被混凝剂包裹的微体胶粒的表面Zeta电位转正，斥力增加，达到另一种相对稳定的状态，出现反稳现象不易凝聚，导致混凝效果变差。

图4 PFAS不同投加量对混凝效果的影响

2.4 助凝剂投加量对混凝效果的影响

根据以上条件，采取PAFS投加量为0.3 g/L，不调节原水pH，根据混凝实验方法，加入不同剂量的助凝剂CPAM，考察助凝剂的投加量对混凝效果的影响，结果如图5所示。

由图5可见，当助凝剂投加量为4 mg/h，COD和色度分别达到最高为95.8%和96.6%。PAFS与助凝剂CPAM配合使用混凝效果更好，虽然助凝剂的加入会相对提高水力条件，但在使用后对印染废水COD和色度去除率明显提高。这可能是单一混凝剂去除有机物的种类不同，而加入助凝剂之后对水体中不同种类有机物的能够到达互补去除的效果。同时发挥了它们的协同作用，提高有机物去除率。同时，CPAM的加入增加活性作用基团的数量，其高分子链易在脱稳的颗粒间架桥，促进小颗粒增大，PFAS和CPAM同时对絮体进行卷扫混凝，增强对细小颗粒的网捕作用;PFAS与CPAM共同使用，也增强了压缩双电层的能力，使得混凝剂与颗粒间产生了广泛的局部接触凝聚，CPAM长链结构可促进印染絮体之间通过范德华力具有良好的吸附架桥功能，从而使COD和色度的去除率有所增高。

3 结 论

(1)通过对市售的聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和自制聚合硫酸铁铝(PAFS)4种混凝剂对重庆某印染废水进行处理结果表明:综合混凝效果排序为:PAFS＞PAFC＞PFS＞PAC。

(2)选取最佳混凝剂PAFS为考察对象，考察了投加量及助凝剂投加量的混凝影响，结果表明在不调节原水pH的条件下，投机量为0.3 g/L时，COD和色度分别达到最高为82.8%和86.6%。在此基础上助凝剂投加量为4 mg/h，COD和色度分别达到最高为95.8%和96.6%。

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Experiment on the Treatment of Printing and Dyeing Wastewater by Different Coagulants

JIANG Zhen-zhen1，ZHU Jun-ren2
(1.Chongqing Vocational Institute of Engineering，Chongqing 400042，China; 2.Chongqing City Management College，Chongqing 400042，China)

This paper conducts the experiment on the treatment of printing and dyeing wastewater in Chongqing by four usual coagulants sold in market such as polyaluminum chloride iron(PACI)，polymeric ferric sulfate(PFS)，polyaluminum chloride(PAC)and self-made polymeric aluminum ferric sulfate(PAFS)，discusses the influence of coagulant types and wastewater pH value on the wastewater decolorization and COD removal effect，and finally examines the influence of the increase of self-made PAFS and coagulant aids on the decolorization of printing and dyeing wastewater and COD removal effect.Results show that the coagulation effect of the four coagulants is PAFS＞PACI＞PFS＞PAC，that without adjusting raw water pH value，when PAFS dosage was 0.3 g/L，the highest COD removal effect and decolorization effect of printing and dyeing wastewater were 82.8 percent and 86.6 percent respectively，based on this，after adding more coagulant aids to 4mg/L，the highest COD removal effect and the decolorization effect of the wastewater were 95.8 percent and 96.6 percent respectively.

coagulant;coagulation;printing and dyeing wastewater;decolorization;polymeric ferric aluminum sulfate

TU992;X703

A

1672-058X(2014)01-0001-05

责任编辑:田 静

2013-08-27;

2013-09-20.

国家自然科学基金项目(51078366);重庆城市管理职业学院高层次人才科研启动基金项目(2013 kyqd09).

蒋贞贞(1986-)，女，浙江东阳人，讲师，博士，从事水处理技术研究.