【摘　要】以硫酸鋁、食鹽電解含鎂廢渣、鹽酸、和三氯化鐵為主要原料，研制了一種用于印染污水處理的新型復(fù)合凈水劑ZY-1。試驗(yàn)了pH值、投加濃度、染料種類等相關(guān)因子對(duì)其混凝脫色效果的影響，并與常用的絮凝劑：PAC、PFS、FeSO4進(jìn)行了對(duì)比，探討了其混凝脫色極的作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：ZY-1較常用的絮凝劑具有更好的脫色能力和絮凝沉降性能，能夠適用于多種染料污水的處理，尤其是用于以小分子為主的活性染料的污水去除，在pH值>9范圍內(nèi)，ZY-1能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上的脫色率，出水經(jīng)過濾后能夠回用于生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】凈水劑ZY-1；脫色；印染污水

1前言

隨著染料和染色工業(yè)的迅速發(fā)展，活性染料由于其色澤鮮艷、色譜齊全而正被越來越廣泛地應(yīng)用[1]。然而，活性染料結(jié)構(gòu)中硝基和胺基化合物及銅、鉻、鋅等重金屬元素具有較大的生物毒性，不僅具有嚴(yán)重的環(huán)境危害性，且難以被常規(guī)的生物方法所處理。加上PVA漿料、新型助劑的采用，致使傳統(tǒng)的用于印染污水處理的生化工藝的處理效率從70%下降到50%，甚至更低，無法滿足日益嚴(yán)格的排放要求。而吸附法、氧化法、電解法等新近推出的處理工藝雖然能不同程度上取得一定的效果，但因其運(yùn)行費(fèi)用高、設(shè)備投資高、能耗大、技術(shù)不成熟等諸多原因限制了它們的應(yīng)用。因此，混凝法是處理印染工業(yè)污水的主要方法之一[2-6]。但由于染料發(fā)展的多樣性和水溶性及印染污水組成的復(fù)雜性，使得常規(guī)混凝劑（如鐵鹽、鋁鹽及其聚合物等）很難取得到理想的脫色效果。因此，研制低成本、廣譜、高效、無二次污染的混凝劑成為混凝研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。以硫酸鋁、食鹽電解含鎂廢渣、鹽酸、和三氯化鐵為主要原料，研制了一種用于印染污水處理的新型復(fù)合凈水劑ZY-1。試驗(yàn)了pH值、投加濃度、染料種類等相關(guān)因子對(duì)其混凝脫色效果的影響，并與常用的絮凝劑：PAC、PFS、FeSO4進(jìn)行了對(duì)比，探討了其混凝脫色極的作用機(jī)理。結(jié)果表明ZY-1是一種高效、優(yōu)良的印染污水處理劑。

2試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)材料

及食鹽電解含鎂廢渣取自廣東某鹽廠。

所用染料均為工業(yè)級(jí)：氯化鎂（MaCl2•7H2O，工業(yè)級(jí)）；氫氧化鈣（Ca(OH)2，工業(yè)級(jí)）；聚合氯化鋁（PAC，工業(yè)級(jí)，河南鞏義市）；聚丙烯酰胺（PAM，工業(yè)級(jí)，1600萬分子量，SNF）；聚合硫酸鐵（PFS，工業(yè)級(jí)，河南鞏義）；三氯化鐵（FeCl3，工業(yè)級(jí)，山東青島）。

其它藥劑均為AR級(jí)

實(shí)際工業(yè)印染污水：取自廣州某印染廠調(diào)節(jié)池污水，其中以3BS、BE-3RN、3RS、GR、M-4G型小分子活性染料為主，直接和發(fā)散染料為輔。呈紅、藍(lán)、棕、綠、黑等多種顏色，以紅色和深褐色為主，25-48℃，pH值為7-9，色度400-1000倍，COD為350-700mg/l。

2.2試驗(yàn)儀器

分析天平：德國 SARTORIOUS 型號(hào)：BS210S 讀數(shù)精度0.1mg，稱量范圍210g

分光光度計(jì)：多功能水質(zhì)測試儀，德國 WTW 型號(hào)：PhotolabS6

COD消解器：德國 WTW 型號(hào)：Thermoreactors CR2200

pH計(jì)：PHSJ-4A型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)  上海雷磁儀器廠

攪拌器：MY3000-6D型六聯(lián)定時(shí)變速攪拌器，湖北省潛江市梅宇儀器有限公司

2.3試驗(yàn)方法

取污水水樣200ml，加入250ml的燒杯內(nèi)，放置于六聯(lián)定時(shí)、變速攪拌器上，先充分?jǐn)嚢?min，調(diào)節(jié)pH值至既定值，設(shè)定攪拌器的攪拌速度和時(shí)間，開始攪拌、反應(yīng)，攪拌停止后，靜置、沉淀，測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)。對(duì)于沉淀的污泥界面和沉淀時(shí)間測量的數(shù)據(jù)，則將攪拌后均勻的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)入帶有精確均勻刻度的深燒杯內(nèi)測量，液面高度選擇為200mm。

污水的色度分析采用稀釋倍數(shù)法，采用分光光度法進(jìn)行校準(zhǔn)；COD分析采用德國WTW公司生產(chǎn)的Thermoreactors CR2200和PhotolabS6，進(jìn)行快速COD消解和測量，采用標(biāo)準(zhǔn)的重鉻酸鉀法進(jìn)行校準(zhǔn)。

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 pH值對(duì)ZY-1脫色效果的影響

為清楚了解ZY-1對(duì)不同染料的脫色性能。試驗(yàn)水樣采用單一染料配制的模擬染色廢水，配制濃度為100mg/l，并依照實(shí)際染色工藝，煮沸或加熱染液。

根據(jù)前期的對(duì)ZY-1的脫色性能研究，對(duì)于一般印染污水在投加濃度為150－300mg/l的投加濃度時(shí)，可以完全實(shí)現(xiàn)最佳脫色效果和COD、SS去除率。因此，試驗(yàn)選擇的ZY-1的投加濃度為300mg/l，確保不因ZY-1的濃度不足而影響試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）ZY-1對(duì)活性染料具有非常理想的脫色率，經(jīng)其處理后的污水清澈透明，幾乎沒有色度，且污泥體積少、沉降快；（2）pH值對(duì)ZY-1的脫色性能具有非常明顯的影響，當(dāng)pH>8以后均能夠取得較為理想的脫色率（>80%）；（3）ZY-1對(duì)于陽離子染料沒有脫色作用，可能由于ZY-1的主要成分為Mg、Fe、Al、Ca等金屬鹽，其作用機(jī)理是通過與染料反應(yīng)、形成難容氫氧化物或壓縮雙電層實(shí)現(xiàn)膠體的脫穩(wěn)而凝聚、去除，陽離子染料因其帶正電性而難以與其反應(yīng)。

3.2  ZY-1投加濃度對(duì)脫色效果的影響

選擇pH值為9.0時(shí)，通過改變ZY-1的投加量試驗(yàn)了ZY-1投加量對(duì)其脫色效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于試驗(yàn)濃度的各種活性染料污水，ZY-1的投加濃度小于200mg/l時(shí)，脫色率隨ZY-1的投加濃度的增大而增大；ZY-1的投加濃度為200mg/l時(shí)，能夠取得較高的脫色率，（>70%）；ZY-1的投加濃度為250mg/l時(shí)，實(shí)現(xiàn)最佳脫色效果，且不再隨ZY-1的投加濃度增加而增大。因此，ZY-1的最佳投加濃度為200－300mg/l。

3.3  ZY-1處理工業(yè)印染污水

以廣州某印染廠調(diào)節(jié)池污水為研究對(duì)象，分別試驗(yàn)了pH值、ZY-1投加濃度等各影響因子對(duì)ZY-1用于實(shí)際印染污水處理的影響。同時(shí)，對(duì)比了PAC、PFS、FeSO4等常規(guī)采用的混凝劑的脫色性能。

3.3.1  pH值的影響

在ZY-1為300mg/l的條件下，采用鹽酸和石灰水調(diào)節(jié)污水的pH值，研究pH對(duì)ZY-1用于實(shí)際印染污水脫色率關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果與單一染料污水的試驗(yàn)結(jié)果一致，pH值>8以后均能夠取得理想的脫色效果，pH值為10時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的脫色率。因此，ZY-1具有較寬的脫色pH范圍，只要在堿性條件下就能夠取得理想的脫色效果。

3.3.2  ZY-1投加量的影響

維持污水的pH為10，通過改變ZY-1的投加濃度，研究ZY-1投加濃度對(duì)其脫色效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于實(shí)際的污水處理，ZY-1的投加濃度大于225mg/l時(shí)，能夠取得90%以上的脫色率；當(dāng)投加濃度達(dá)到300mg/l時(shí)，脫色率達(dá)98%，出水沒有色度。

3.3.3 不同絮凝劑脫色性能對(duì)比

選擇FeSO4、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）3種最常用于印染污水處理的無機(jī)絮凝劑與ZY-1進(jìn)行了脫色率和COD去除率的對(duì)比。ZY-1的濃度按上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最佳投加濃度，即300mg/l，F(xiàn)eSO4、PAC和PFS的投加濃度在初步的濃度實(shí)驗(yàn)和常規(guī)使用濃度基礎(chǔ)上，選擇如下：FeSO4=1000mg/l、PAC=400mg/l和PFS=400mg/l。試驗(yàn)結(jié)果表明：以ZY-1為絮凝劑用于活性染料的處理相對(duì)于常規(guī)采用的FeSO4、PAC、PFS而言具有明顯的優(yōu)勢。ZY-1的最大脫色率可以達(dá)到98%，而PAC和PFS的最大脫色率僅為64%和72%，F(xiàn)eSO4雖然能夠?qū)崿F(xiàn)85%以上的脫色率，但出水種含有一定濃度的Fe2+，容易返色，表現(xiàn)除黃褐色。

另外，選擇有代表性的不同印染工業(yè)污水，采用幾種典型的混凝劑進(jìn)行處理效果的對(duì)比，總結(jié)出如表1所示的性能對(duì)比表。從表中可能看出采用ZY-1用于以活性染料為主的印染工業(yè)污水處理具有明顯的優(yōu)勢。

表1  不同絮凝劑的性能對(duì)比表

2.4  ZY-1脫色機(jī)理探討

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，ZY-1用于印染污水處理較常規(guī)采用混凝劑具有脫色效率高、用量少、污泥量少、出水水質(zhì)穩(wěn)定、pH值適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。分析其原因，主要因?yàn)槌Ｒ?guī)的無機(jī)混凝劑主要采用單一的金屬鹽成份，其作用機(jī)理單一，對(duì)pH存在相對(duì)較嚴(yán)格的要求；而ZY-1是將多種無機(jī)鹽復(fù)配在一起，形成復(fù)合物，不僅能夠發(fā)揮眾多組分的不同凈化和混凝機(jī)理，且能夠適應(yīng)較廣的pH變化。ZY-1中的主要成分是聚合的Mg、Al、Fe、Ca等，針對(duì)于溶解性染料而言，尤其實(shí)陰離子型染料，其中的Mg和Ca與染料上的磺酸基發(fā)生反應(yīng)，以金屬離子為核心形成螯合物，改變?nèi)玖系娜芙庑�，形成不溶物，而Fe和Al通過水合與壓縮雙電層作用，形成絮體，將不溶的螯合物凝聚在一起，通過沉淀作用從污水中分離。因各種組分相互配合，形成較單一組分更好的脫色效果，

2.5 污水處理后回用的可行性分析

印染行業(yè)因生產(chǎn)產(chǎn)生大量的污水，隨著水資源的匱乏和自來水費(fèi)用的不斷上升，污水經(jīng)處理后回用對(duì)于印染企業(yè)而言是勢在必行的事情。印染污水中的主要污染物質(zhì)是染料和化學(xué)漿料，只要能夠?qū)⑦@些成份，尤其是染料成份有效去除，然后在回用于對(duì)給水水質(zhì)要求相對(duì)較低的工藝段是可行的。主要原因如下：

（1）印染工業(yè)的用水，真正對(duì)水質(zhì)要求較高的是染色工藝，但其用水量不足17%。絕大部分工藝對(duì)水質(zhì)要求都是很低的。

（2）印染污水中的漿料不會(huì)對(duì)漂洗、煮煉等工藝構(gòu)成影響，只要能夠有效去除污水中的SS、色度，使水質(zhì)變得清澈透明即可。

（3）污水處理過程中不引入影響回用水質(zhì)的藥劑。ZY-1主要以Al、Mg為主，且在堿性條件下的溶度積都非常低，處理過程中不會(huì)引入影響回用的污染物質(zhì)，且脫色率高。

采用ZY-I凈水劑處理印染污水，藥劑費(fèi)用與采用常規(guī)絮凝劑基本相同，若處理后的水可用作回用水源，每噸水含排污費(fèi)實(shí)際可節(jié)約1.5-2.0元。具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)、環(huán)境效益。

4 結(jié)論

（1）ZY-1是一種含有鋁、鎂、鐵、鈣等多種金屬離子的新型復(fù)合混凝劑。pH值大于8的范圍內(nèi)，ZY-1具有良好的脫色性能。

（2）ZY-1自身的協(xié)同混凝作用，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)選用的各種活性染料水樣具有優(yōu)良的脫色效果。能夠有效處理溶解性陰離子小分子染料，但對(duì)于陽離子染料的脫色效果很低。

（3）用于活性染料污水處理時(shí)，ZY-1的最佳投加量為300－500mg/l。

（4）對(duì)于印染工業(yè)污水的處理，ZY-1的絮凝效果、脫色率、沉降性能及對(duì)污染因子的去除率均優(yōu)于其它三種絮凝劑。

（5）ZY-1用于印染工業(yè)污水處理，能夠?qū)崿F(xiàn)80%的COD去除率和97%以上的脫色率，出水清澈、透明、無色，經(jīng)簡單處理后有望用作回用水源。

參考文獻(xiàn)

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[6]Folkman Y. and Wachs A. M. Removal of algae from stabilization pond effluents by lime treatment. Wat. Res. 1973, 7(2):419.來源：谷騰水網(wǎng) 作者: 陳傳好