科學實驗粉煤灰混凝劑預處理(lǐ)印染廢水的試驗研究李磊，趙玉明（南(nán)京大學環境學院污染控制與資源化(huà)研究國家重點實驗室210093）熱時(shí)間(jiān)、反應溫度等對印染廢水預處理(lǐ)效果的影響，得出制備混凝劑最佳工藝方案。通過正交實驗，用最佳混凝劑預處理(lǐ)印染廢水，找出混凝劑投量、廢水pH值、攪拌時(shí)間(jiān)及靜置時(shí)間(jiān)等最佳參數，探索一(yī)條以廢治廢的可行方法。

　　印染廢水在我國工業廢水中所占比例較大，而其有機物含量高、成分(fēn)複雜、色度深、呈堿性、水質變化(huà)大、廢水量大，則成為(wèi)極難處理(lǐ)的工業廢水之一(yī)。據統計，我國印染業年排廢水約6.億噸，占整個(gè)紡織工業廢水排放(fàng)量的80%與其他行業相比，耗水量大，污染嚴重，治理(lǐ)十分(fēn)迫切。

　　本文通過試驗制備出粉煤灰混凝劑，進而對印染廢水進行預處理(lǐ)實驗，分(fēn)别從COD去除率、沉降速率、沉積物體(tǐ)積等幾個(gè)方面，考察混凝劑的處理(lǐ)效果及工業化(huà)應用的可能(néng)性。

　　1粉煤灰混凝劑的制備所用粉煤灰為(wèi)南(nán)京某熱電廠的除塵幹灰。粉煤灰混凝劑是用粉煤灰、稀硫酸及氯化(huà)鈉經加熱攪拌制得的複鹽型無機物。粉煤灰的主要成分(fēn)為(wèi)Si2Al23，其中的Al主要存在于莫來(lái)石中，而莫來(lái)石在形成過程被玻璃體(tǐ)包裹，玻璃體(tǐ)的聚合度很高，結構緻密，表面穩定，酸溶性較差，需加入少量氯化(huà)鈉打開Si―Al鍵。與此同時(shí)，稀硫酸将粉煤灰緻密體(tǐ)中的鋁、鐵等具備絮凝效果的元素浸出。粉煤灰混凝劑的主要成分(fēn)水的機理(lǐ)包括：（）混凝作(zuò)用。高價正電荷的Al3+及Fe（OH）在适宜pH值條件下(xià)形成Al（OH）及Fe（OH）3絮狀沉澱，能(néng)将廢水中的染料分(fēn)子(zǐ)交聯沉積從而降低(dī)廢水的COD和色度。（2）物理(lǐ)吸附作(zuò)用。粉煤灰在較高溫度下(xià)浸提後，表面更加粗糙，比表面積顯著加，表面價鍵的不飽和性加上(shàng)所存在的大量含氧基團，使其對有機物有較強的吸附能(néng)力，能(néng)吸附去除染料分(fēn)子(zǐ)。（3）助凝作(zuò)用。粉煤灰本身(shēn)呈堿性，對氫氧化(huà)鐵和氫氧化(huà)鋁膠體(tǐ)形成有利。另外，其中的聚矽酸大分(fēn)子(zǐ)具有較強的吸附架橋和網捕能(néng)力，能(néng)使難溶化(huà)合物及細小顆粒從水中分(fēn)離出來(lái)。試驗中我們考察了(le)不同粉煤灰粒度、不同硫酸用量、不同反應時(shí)間(jiān)及不同反應溫度等條件下(xià)制取的混凝劑對印染廢水COD去除率的影響，用L9G4）正交實驗并作(zuò)了(le)極差分(fēn)析。

　　11.5g，所用稀硫酸濃度為(wèi)30%（體(tǐ)積百分(fēn)比）。反應因子(zǐ)水平表見表1.表1反應因子(zǐ)水平表水平粉煤灰粒度/目加酸量/ml加熱溫度/°c反應時(shí)間(jiān)/h水平1水平2水平3不過篩按表1制備9種粉煤灰混凝劑，每種混凝劑各取2g各加入100ml印染廢水，慢(màn)速攪拌5分(fēn)鍾後過濾，取上(shàng)清液測定COD去除率。實驗結果見表2.根據正交實驗原理(lǐ)，極差數值越大，對實驗結果的影響越顯著，極差數值越小，對實驗結果的影響不顯著。從表2可知，本實驗的影響因子(zǐ)排序為(wèi)：混凝劑粒度影響最大，其次為(wèi)稀硫酸用量，再次為(wèi)制備混凝科學實驗劑的反應時(shí)間(jiān)，最不明顯的因素為(wèi)加熱溫度。由此得出最佳工藝參數：粉煤灰粒度180目硫酸用量30ml，加熱溫度100C反應時(shí)間(jiān)2h.9次實驗中，第8次CO去除率最大，最接近上(shàng)述工藝參數，即粉煤灰粒度180目、硫酸用量30ml、加熱60°C、反應2h.表2正交實驗結果及分(fēn)析編号粉煤灰粒度/目加酸量加熱溫度廠C反應時(shí)間(jiān)/h除率/%不過篩2用粉煤灰混凝劑處理(lǐ)印染廢水選用效果最好(hǎo)(hǎo)的混凝劑處理(lǐ)印染廢水。分(fēn)别取100ml廢水于錐形瓶中，将pH值調至一(yī)定，再加入一(yī)定量的粉煤灰混凝劑，攪拌、靜置後過濾，取上(shàng)清液分(fēn)析。分(fēn)别考察混凝劑投加量、廢水pH值、攪拌時(shí)間(jiān)及靜置時(shí)間(jiān)對COD去除率、沉降速率、沉降體(tǐ)積的影響。反應因子(zǐ)水平見表3正交實驗結果見表4.表3反應因子(zǐ)水平表水混凝劑投廢水攪拌時(shí)間(jiān)靜置時(shí)間(jiān)平加量/g pH值由表4可知，優選的工藝條件為(wèi)：混凝劑4g、廢水pH值5或9、攪拌時(shí)間(jiān)5分(fēn)鍾、靜置時(shí)間(jiān)20分(fēn)鍾。

　　影響因子(zǐ)排序（從大到小）為(wèi)：攪拌時(shí)間(jiān)、靜置時(shí)間(jiān)、廢水pH值、混凝劑投量。實驗結果以第6次最好(hǎo)(hǎo)，其工藝參數最接近理(lǐ)論值，即攪拌時(shí)間(jiān)5分(fēn)鍾，靜置時(shí)間(jiān)20分(fēn)鍾，廢水pH值7，混凝劑投量1g.分(fēn)析6次廢水處理(lǐ)實驗，繪出30min内沉積物高度與時(shí)間(jiān)的曲線圖（）表4正交實驗結果編号投加量廢水pH值攪拌時(shí)間(jiān)靜置時(shí)間(jiān)去除率/%沉降曲線由可知，在20min内沉積物基本上(shàng)沉降完全，上(shàng)清液明顯變清。這(zhè)主要是粉煤灰中未溶固體(tǐ)起到了(le)加速沉降的作(zuò)用。20min内沉積物的體(tǐ)積為(wèi)2.67ml，上(shàng)清液為(wèi)97.33ml.分(fēn)析測試沉積物的幹重為(wèi)1.02g.處理(lǐ)1噸廢水産生(shēng)的污泥量僅10.2千克。

　　3處理(lǐ)費用對比目前預處理(lǐ)印染廢水所用無機混凝劑售價格為(wèi)聚合硫酸鐵800~1000元/噸，聚合氯化(huà)鋁900元/噸，本試驗所用混凝劑最高不超過100元/噸，每噸廢水處理(lǐ)成本約0.1元，是其它無機混凝劑的10%~20%. 4結論用粉煤灰、稀硫酸及少量氯化(huà)鈉制備的混凝劑預處理(lǐ)印染廢水，COD去除率達70以上(shàng)，具有沉速快(kuài)、污泥量小等優點。粉煤灰混凝劑制備的最優工藝參數為(wèi)：粉煤灰粒度180目、100ml廢水加硫酸10ml、加熱溫度60°C、反應時(shí)間(jiān)2h.用自制混凝劑處理(lǐ)廢水的最優工藝參數為(wèi)：攪拌時(shí)間(jiān)5分(fēn)鍾、靜置時(shí)間(jiān)20分(fēn)鍾、廢水pH值7、混凝劑投加量1g.所用混凝劑原料為(wèi)工業廢物，成本低(dī)，對印染廢水進行工業化(huà)預處理(lǐ)，能(néng)大幅度降低(dī)處理(lǐ)費用，達到保護環境的目的。