絮凝沉淀法处理宣纸黑液的研究

陈国炜¹，徐得潜¹，张之源²
（1.合肥工业大学土木建筑工程学院，安徽 合肥 230009；2.安徽省环境科学研究所，安徽 合肥 230061）

　　摘要：本文采用絮凝沉淀法对宣纸造纸厂蒸煮黑液废水进行预处理，研究探讨絮凝剂的种类、水温、pH、沉淀时间等对絮凝沉淀过程的影响。试验结果表明，在最佳的反应控制条件下，该方法能有效地去除黑液中的污染物。
　　关键词：造纸；造纸黑液；废水处理；絮凝沉淀
　　中图分类号：X793
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2001)05-0026-03

Treatment of Wastewater from Xuan Paper Production by
Flocculation and Precipitation Process
CHEN Guo-wei¹，XU De-qian¹，ZHANG Zhi-yuan²
（1.School of Civil Engineering，Hefei University of Techndogy，Hefei 230009，China；
2.Anhui Institute of Environmental Science，Hefei 230061，China）

　　Abstract：A flocculation and precipitation process was used in the pre-treatment of the digestion black liquor from the Xuan paper mill to research into the effects of flocculant type，water temperature，pH，time of precipitation，etc.on the process of nocculation and precipitation．The result of the test shows：this method can effectively remove the polluting substance in the black liquor under optimum reaction conditions．
　　Key words：paper making；black liquor from paper making；wastewater treatment；flocculation and precipitation

前言

　　宣纸是我国手工纸中最为著名的一种，其生产有近千年的历史，至今仍袭用传统的工艺，大部分工艺依赖手工操作，制作方法独特。与普通造纸相同，宣纸在其生产过程中会产生大量的废水，我国对宣纸造纸这一类特殊的造纸废水处理技术的研究尚属空白。宣纸造纸废水主要包括：檀皮蒸煮、冲洗和漂白废水以及碾草的处理废水，其中碾草冲洗水、檀皮漂白水、檀皮冲洗水和黑液是宣纸造纸厂污染物的重要来源，也是废水处理的主要对象。檀皮漂白水、碾草冲洗水的COD值主要是由于水中的悬浮物引起的，这两类废水的处理相对较为容易；而檀皮清洗水的主要成分与黑液相似，仅仅浓度低了一些，相当于稀释的黑液。黑液的COD浓度相当高，可生化性差，是废水处理的关键^[1]。因此本文选择蒸煮黑液作为研究的主要对象。

1 试验方法

1.1 废水水质
　　黑液CODcr为70000～110000mg/L，SS为50～60mg/L，pH为13.5～14.0。
1.2 试验内容
　　本文采用絮凝沉淀法^[2-3]对宣纸造纸黑液废水进行处理。对水净化剂种类的选择、影响处理效果的因素作了试验分析。
　　将盛有250mL宣纸造纸黑液废水的烧杯放入搅拌器中，快速（120r/min）搅拌2min，随后加入一定量的絮凝剂，按原转速继续搅拌1min，再慢速（30r/min）搅拌10min，最后静置沉淀30min，分离上清液，分析COD值，观察处理效果。选取硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酸胶等絮凝剂进行絮凝剂种类的选择研究。由于不同种类的絮凝剂的最佳投药量范围不同，因此对于每一种絮凝剂都选择了不同投药量，以绘出每种絮凝剂的处理效果与投药量关系曲线，最终决定采用何种絮凝剂以及最佳投药量。
　　絮凝剂的处理效果与温度、pH、沉淀时间及搅拌强度等条件有关。因此，分别针对不同的温度、pH、沉淀时间进行了对比试验，以确定最佳的工艺控制参数范围。首先在不同的水温条件下，取250mL废水倒入烧杯，加入等量的絮凝剂，然后和絮凝剂种类选择试验相同，经搅拌、沉淀后分析出水水质情况，以确定水温对絮凝沉淀效果的影响程度及合适的温度范围。然后取若干份相同量的废水，分别调整到不同的pH值，再加入等量的絮凝剂，搅拌沉淀，分析水质情况，判断絮凝沉淀过程的最佳pH范围。最后在pH及温度为最佳值的情况下进行沉淀时间对出水水质的影响试验。

2 试验结果分析

2.1 絮凝剂选择试验结果
　　采用单一无机絮凝剂和无机絮凝剂加助凝剂对黑液进行絮凝试验，试验结果分述如下：
2.1.1 聚合硫酸铁絮凝试验
　　使用聚合硫酸铁（全铁含量为11.0％）作为絮凝剂，具体的试验结果如图1所示。聚合硫酸铁单独用作絮凝剂时，投药量较大，其最佳去除率为47.97％，加药量是30mL/L，但是此时形成的矾花很细小，并且对宣纸黑液色度的去除效果不佳，沉淀分离不明显，其沉降速度的快慢难于观察。

2.1.2 聚合氯化铝絮凝试验
　　使用聚合氯化铝（Al₂O₃含量为10％）作为絮凝剂，具体的试验结果如图2所示。聚合氯化铝单独作为絮凝剂使用，其用量较少，最佳投药量约为8mL/L，去除率也较高，约为53.44％。聚合氯化铝对宣纸黑液色度的去除较好，处理后上清液颜色较浅。
2.1.3 硫酸铝絮凝试验
　　使用硫酸铝作为絮凝剂，具体的试验结果如图3所示。硫酸铝作为絮凝剂单独使用时，形成的矾花比较细小，沉降速度较慢，去除率不高，并且硫酸铝的用量也较多，最佳投药量约为1600mg/L。

2.1.4 聚合氯化铝+聚丙烯酸胺试验
　　使用聚合氯化铝作为絮凝剂、聚丙烯酸胺作为助凝剂，具体的试验结果如图4所示。该试验是在聚合氯化铝的投药量为8mL/L的条件下进行，分别取不同量的聚丙烯酸胺进行絮凝沉淀，观察去除效果（聚丙烯酸胺溶液的浓度为1‰）。试验结果表明，聚丙烯酸胺作为助凝剂使用时最佳投药量约为12mL/L，形成的矾花颗粒较大，分离速度较不加助凝剂的试验要快，泥水分离界限分明，去除率有所提高，为56.96％。

2.2 水温对絮凝效果的影响
　　水温对絮凝效果的影响试验是在聚合氯化铝为絮凝剂，投药量为8mL/L，聚丙烯酸胺为助凝剂，投药量为12mL/L，沉淀时间为30min的条件下进行。试验结果如图5所示：

　　在试验所取的温度范围内，絮凝效果随水温的升高而提高，当温度趋于约50℃时COD去除率则达到65％，此后温度的提高对去除率的影响不大。
2.3 pH对絮凝效果的影响
　　pH对絮凝效果的影响试验是在聚合氯化铝为絮凝剂，投药量为8mL/L；聚丙烯酰胺为助凝剂，投药量为12mL/L；沉淀时间为30min的条件下进行。试验结果如图6所示：

　　pH值较低时COD去除率仅为50％，当pH升高时COD去除率随之提高，但是当pH＞8时，COD去除率又会有所下降。总体来说，pH较高时的絮凝处理效果较pH低时的效果好，在沉淀30min时COD去除率最高可达到57.85％。
2.4 沉淀时间对絮凝效果的影响
　　沉淀时间的试验是在聚合氯化铝为絮凝剂，投药量为8mL/L；聚丙烯酰胺为助凝剂，投药量为12mL/L；pH为8的条件下进行。试验结果如图7所示。

　　虽然沉淀时间越长COD去除率越高，但是当沉淀时间大于80min时，COD去除率不再有明显的变化。

3 结论

　　通过宣纸黑液絮凝沉淀试验的研究，得出如下结论：
　　①作为絮凝剂单独使用时，聚合氯化铝对COD的去除率为53.44％，优于聚合硫酸铁（47.97％）和硫酸铝（42.30％），且投药量最少；在投加助凝剂聚丙烯酰胺时COD去除率更高，为56．96％。
　　②采用聚合氯化铝为絮凝剂，聚丙烯酰胺作为助凝剂对宣纸黑液进行絮凝沉淀处理时，最佳运行条件为：聚合氯化铝（Al₂O₃含量为10％）投药量为8mL/L，聚丙烯酰胺（1‰）投药量为12mL/L，温度为50℃；pH为8；沉淀时间为80min。
　　③絮凝沉淀作为宣纸黑液的预处理工艺，上述控制条件下COD去除率可达65％，可以有效地去除废水中的污染物，便于后续处理的进行。

参考文献：
[1]林乔元．麦草浆黑液治理及其中段废水达标排放技术的评价[J]．中国造纸，1999，（1）：50～55
[2]张鑫珩．浅析造纸工业废水的净化治理[J]．工业水处理，1998，18（2）：41～42．
[3]尹家贵，等．中段水的物化处理研究[J]．工业水处理，1999，19（4）：28～31．

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作者简介：陈国伟（1976～），女，硕士，合肥工业大学土建学院，联系电话：(0551)2907678。