造纸工业是对环境污染较重的行业之一,其主要污染来自制浆造纸过程中产生的各种废水,主要包括蒸煮制浆废水(黑液)、洗浆废水、漂白废水和抄纸废水等4大类。其中蒸煮制浆废水对环境污染最为严重,占整个造纸工业污染的90%。造纸废水中污染物的成分相当复杂,废水中因含大量的细纤维、树脂、色料及其它化学和物理杂质,使COD、BOD、色度污染负荷大,难以直接生物降解。而混凝沉降法,是目前国内外用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术,其关键问题之一是混凝剂的选择。因此,选取高效和经济合理的混凝剂处理造纸废水,是治理废水、解决废水污染的一条行之有效的方法。
鼓风炉铁泥是炼铁过程中鼓风炉气净化而产生的一种固体废弃物,其粒度通常在0.1mm以下,它含有大量的氧化铁和细粒焦炭,化工利用主要是从铁泥中提取精炭和铁精矿。粉煤灰是热电厂排放的一种废弃物。我国电力以燃煤为主,每年约有近亿t粉煤灰排放,目前其利用率仅为40%左右,主要用于烧砖、筑路、水泥和混凝土的掺合料、选取漂珠、改良土壤等方面,其余部分基本上堆积废弃,这不仅占用了土地,而且污染环境。如何将粉煤灰综合利用,是当今环境科学的重要研究课题。
本实验是在粉煤灰中加入鼓风炉铁泥,进行酸处理,制备PBS混凝剂,并与无机高分子絮凝剂PSA配合用于造纸废水的处理,具有工艺简单,以废治废,低成本,多效益等优点。
废水处理工艺
利用PBS混凝剂与PSA配合使用,对造纸废水进行处理。实验用废水水样,取自黑龙江某造纸厂综合废水总排口,pH6.87,CODCr2890mg/L,SS736mg/L,色度820倍。自制PBS混凝剂和PSA絮凝剂;Al2(SO4)3和FeCl3,市售。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
PBS混凝剂制备将60g粉煤灰、30g铁泥和助溶剂(NaCl,5.5g左右)置于一个装有搅拌装置的500mL烧杯中,加入150mL3.5mol/LH2SO4,在电热板上缓慢加热2.5h,即得酸浸粉煤灰混凝剂(PBS)。该混凝剂为黏稠、灰色液体,密度为1.5~1.6g/m3,pH值为1~2,硫酸铝含量为25~30g/L,硫酸铁含量为35～40g/L。
PSA(聚硅酸铝)絮凝剂制备以煤矸石灰碴(电厂沸腾炉排渣)为主要原料。PSA絮凝剂性能:pH值2～3,有效浓度6.5%,分子量20万左右。
混凝实验用DBJ-621型定时变速搅拌机在1L烧杯中进行实验。取500mL废水,加入适量PBS,在转速为280r/min下搅拌2min,使混凝剂充分分散。随后降低转速至120r/min,继续搅拌8min;再加入一定量(约15mg/L)的PSA絮凝剂,以180r/min搅拌1min,再调节转速为40r/min搅拌8min,静置20min后取距液面25mm处的上清液分析水质。用标准重铬酸钾法测定COD,用稀释倍数法测定色度。
在pH值为6～9范围内,PBS混凝剂对废水均有较好的处理效果。且pH值为7.0时处理效果最佳,CODCr去除率为85.2%。PBS混凝剂的投加量在某一值时CODCr去除率有一最大值,不宜过高或过低,最佳投加量为60mg/L。PBS混凝剂与絮凝剂PSA配合使用,能有效地降低造纸废水中的SS、CODCr及色度。在常温、pH值为7.0及混凝剂投加量为60mg/L的条件下,SS、CODCr和色度的去除率分别为92.4%、85.2%和91.6%,其对废水的混凝沉降性能优于Al2(SO4)3和FeCl3混凝剂。PBS混凝剂的生产原料来源丰富,制备工艺简单,生产成本低;将其用于废水处理属以废治废,且废水处理工艺简单,因此费用低。采用本法处理造纸废水,不会产生二次污染。