新型絮凝剂处理制革废水的试验研究
隋智慧1,2 秦煜民1,3 林冠发4 张跃升1
(1、北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083;2.齐齐哈尔大学轻纺系,黑龙江齐齐哈尔 161006;
3.河北理工学院资源系,河北 唐山 063009;4.西安交通大学材料科学与工程学院,陕西西安 710049)
摘 要;天然矿物质制成的BKD—2型聚铁盐絮凝剂,其分子通式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,采用该絮凝剂处理制革废水,试验结果表明:在常温小H值为6~8,絮凝剂的投加量为200mg/L条件下,在原水的CODcr约为3000mg/L,Cr3+约80mg/L,S2-约50mg/L时,CODcr、Cr3+的去除率分别达到65%~70%、60%~65%,且成本较低。
关键词:絮凝剂;制革;废水处理;混凝
中图分类号:TU991.22;X794
文献标识码:A
文章编号:1009-2455(2002)03-0033-03
An Experimental Study on The Leather Wastewater Treatment by A New Flocculent
SUI Zhi-hui1,2, QIN Yu-min1,3, LIN Guan-fa4, ZHANG Yue-sheng 1
(1. Civil and Environmental Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083,China; 2. Dept. of Light Industry and Textile, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China; 3. Dept. of resources, Hebei Institute of Technology, Tangshan 063009, China; 4. School of Material Science and Engineering, Xi‘an JiaoTong University, Xi‘an 710049, China)
Abstract: BKD-2 polyferrum salt([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m) floculent made from natural mineral has been
used to treat leather wastewater. The characteristics of original water are shown as follows: CODcr is about 3000 mg/L; Cr3+ is about 80 mg/L; S2- is about 50 mg/L. The experimental results show that the removing rate of C0Dcr, Cr3+ is 65%~70% and 60%~65% respectively in the condition that temperature is normal, pH value is 6-8 and the adding quantity of flocculent is 200 mg/L. And this method has the advantage of low cost.
Key words: flocculent; leather; wastewater treatment; coagulation
絮凝沉降法是制革废水处理常用的方法。本试验采用新型絮凝剂可有效去除制革废水中有机物、色度、重金属、氮和硫等,操作管理方便,处理效果稳定,不受水温、气温和毒物的影响,还能够去除生物难以降解的有机残留物。
1 废水水质
制革废水水样取自齐齐哈尔市某制革厂,该厂采用湿法加工,大量的蛋白质、油脂和化工原料,如酸、碱、盐、鞣剂、加脂剂和染料等随废水排出。废水水质见表1。
2 试验部分
2.1 絮凝剂的制备及其特性
BKD-2絮凝剂是以天然矿物质为主要原料,经过—系列物理化学加工处理制备而成的新型复合絮凝剂。该种絮凝剂制备工艺简单,只需将原料干燥、破碎、过筛,然后按一定的投料比在反应槽内与加入的化学试剂反应,结晶处理后即可得到成品。BKD-2絮凝剂兼具絮凝、吸附架桥和吸附脱色等多种功效。固体BKD-2絮凝剂外观呈淡黄色,经分析测试和研究确认,其分子通式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,n<2,m>11。其分子中具有多核络合离子结构,在水溶液中能产生大量的疏水性的氢氧化物聚合体,如[Fe(H2O)6]3+、[Fe2(H2O)3]3+等。
BKD-2絮凝剂能够提供大量的络合离子,能够强烈吸附胶体粒子,通过粘附、架桥交联作用,促使微粒凝聚,同时,还可以发生物理化学变化,中和胶体微粒及其悬浮物表面电荷,降低胶团的g电位,因而胶体离子由原来的相斥变成相吸,破坏胶团的稳定性,粒子相互碰撞而沉降[1]。
与其它絮凝剂相比,BKD-2絮凝剂无毒无害。化学性质相当稳定、极易溶解于水,且价格低廉、存放方便。
2.2 试验方法
2.2.1 烧杯搅拌试验
在500mL烧杯中加人制革废水400mL,调节pH值,使其在絮凝剂最佳絮凝pH范围内,先以200r/min的速度搅拌2min,再以40r/min的速度搅拌10 min,静止20min后过滤,取滤液测定CODcr、色度及Cr3+浓度等主要指标。
2.2.2 沉降试验
于100mL具塞量商中,先加人制革废水,再加人一定剂量的BKD-2絮凝剂,将量简来回倒置10次后静置。测定不同时间下,絮状物沉降高度,得到絮凝物沉降速度。然后将此沉降的混合液100mL倒入直径为80mm的布氏漏斗中,在常压下过滤,测定其沉降不同时间的絮凝污泥量。
3 试验结果
3.1 搅拌速度对絮凝沉淀效果的影响
在絮凝剂添加过程中,一般先用较快速度进行搅拌,使絮凝剂与微粒能充分接触。一旦絮凝作用产生,搅拌速度就应该降低,避免破坏已形成的絮团。本试验采用快速(200r/min)搅拌与慢速(40r/min)搅拌相结合的方式,絮凝效果好。
3.2 pH值对絮凝效果的影响
在常温及絮凝剂投加量为 200mg/L的条件下,考察pH值对絮凝效果的影响。图1表明中H值对BKD-2型絮凝剂处理制革废水的絮凝效果影响很大。在pH为7-8的范围内CODcr和色度的去除率,达到最高,分别为68.2%和71.8%。Cr3+的去除率在pH值为8.6时最高,达到60.6%。因为在此pH条件下,其一,Cr3+生成C3(OH)3沉淀,其二,Cr3+随着生成的絮状物沉淀沉降下来;随着pH值的继续增加,Cr3+的去除率下降较小。同时,SS的去除率在PH为7.3时达到最高,为64.6%。
3.3 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响
图2所示,在常温及pH值7.0条件下,随着BKD-2型絮凝剂的加人,CODCr、色度、SS和Cr3+的去除率先增大,当絮凝剂的投加量为200-250mg/L时,絮凝效果最好,去除率分别达到68.2%、71.8%、64.6%和60.6%,投加量继续增大时,絮凝效果下降。
刚开始投加絮凝剂时,由于使微粒的表面电位降低,微粒间的表面斥力下降,废水中的微粒开始絮凝;随着絮凝剂的增加,微粒的表面电位逐渐降到零,废水中的微粒产生快速絮凝;继续投加,微粒的表面电位又开始上升,斥力增加,絮凝效果变差。
3.4 絮凝剂投加量对沉降速度的影响
从图3可以看出:在常温及pH值7.0条件下,絮凝剂的投加量为200mg/L时沉降速度最大,也就是絮凝效果最佳;在絮凝剂的投加量为400mg/L时沉降速度最慢。这说明,絮凝剂的投加量超过最佳值后,随絮凝剂投加量的加大,沉降速度反而降低。这与前面结论一致。
3.5 沉降时间对污泥量的影响
图4表明:在常温、最佳投加量及最佳pH值条件下,污泥量随沉降时间的延长而增大。沉降10min污泥量占沉降60min污泥量的 85%左右,说明BKD-2型絮凝剂对处理制革废水的沉降速度很快,絮凝效果良好。
3.6 最佳条件下的处理效果
取制革废水各400mL,调节PH值为7.0,絮凝剂用量为200mg/L,沉降时间10min,试验结果见表2。
试验结果表明,最佳絮凝条件下CODcr、色度、SS和CJ3+的去除率分别稳定在65%~70%、70%~75%、64%~66%和60%~65%之间,这就进一步说明BKD-2絮凝剂对于制革废水具有良好的处理效果。
4 结论
①常温下,BKD-2型絮凝剂最佳絮凝条件:pH7~8,用量200mg/L,先以200r/min的速度搅拌2min,再以40r/min的速度搅拌10min,静止沉降20min。
②BKD-2型絮凝剂处理制革废水,最佳絮凝条件下絮物沉降速度最快,沉降10min时污泥量占沉降60min时污泥量的 85%左右。
③制革废水经BKD-2型絮凝剂絮凝沉降后,为进一步用氧化沟、SBR等生物法处理打下基础,使制革废水达标排放。
参考文献:
[1] 蒋展鹏.环境工程学[M].北京:高等教育出版社,1991.
作者简介:隋智慧(1971-),男,黑龙江齐齐哈尔人,博士,目前主要从事工业废水治理及环境质量评价等研究工作,电话(010)62348450。
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