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造纸废水处理中最佳高分子絮凝剂使用方案

  本论文通过测定造纸厂废水的电荷密度、CST值、絮聚物强度等方法,比较聚丙烯酰胺絮凝剂的种类及其添加量、添加方法等对污泥脱水性的影响,确定最佳絮凝剂的添加量,并讨论其对COD去除率的影响。

  本实验采集的制浆造纸废水为化妆纸、新闻纸、印刷纸的原废水,其各项性能示于表1。原废水的pH调节以及辅助絮聚采用了硫酸铝,作为高分子絮凝剂采用了阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)以及阴离子聚丙烯酰胺(A-PAM)。

  由于CST值测定方法简便,重复性好,同时CST值考虑了污泥浓度的影响,可比性强,在美国,CST值已被认定为是一个特定的测定方法。CST测定原理,是测定滤液被毛细管吸引压力,P=15kPa,吸入通过滤纸饱和规定面积的滤纸所经过的时间。而滤液被吸入并扩散到滤纸内的速度与污泥的过滤性能是有着密切的关系的,因此通过测定毛细管吸引时间可判断污泥的过滤脱水性能。CST值越低说明污泥的脱水性能良好,越高则说明不良。

  CST测定装置示于图1。滴入6ml滤液到内径1.5cm的管内,测定其滤液从第一感应器到第二感应器所经过的时间。

  以前一般都以絮聚物的大小作为絮聚性能的评价标准,但离子性不强的有机高分子絮凝剂也能形成巨大絮聚物,因此最重要的评价标准应该是絮聚物的强度。

  根据以前报告的结论,先把废水pH值调整为6.5~7.5,将悬浊液先进行300r/min,10 min的急速搅拌之后,再继续进行50r/min,15min的缓慢搅拌絮聚处理,之后测定一次浊度RT(O),之后对絮聚物进行500r/min、30s破坏打碎,沉淀30min后,再测定上澄液的浊度RT(B)。比较破坏前后浊度,破坏前后的差值越小,说明絮聚物强度良好,越大则说明不良。

  絮凝剂添加量对电荷密度的影响示于图2。首先,没有添加絮凝剂之前其电荷密度都显示为负,其中化妆纸废水的负的电荷密度最大。当添加C-APM之后,废水的电荷密度都从负电荷向正电荷变化,这是因为废水原先带有阴离子,添加阳离子絮凝剂使其转变为了正电荷。

  所有的结果显示,C-PAM提高废水污泥的脱水性能比A-PAM更有效。其中,印刷纸废水的脱水性能最佳,最低CST值在30s左右。提高污泥脱水性较好的添加C-PAM的情况,COD的去除率大约在70%左右。根据上述结果,我们推断高分子絮凝剂须适当添加混合使用才会更有效,因此,下面将对混合添加絮凝剂的影响进行详细讨论。

  C-PAM和A-PAM的混合添加量范围在200mg/l以下,二者采取了不同比例的混合添加,添加顺序为,先A-PAM,后C-PAM。印刷纸废水的情况,混合添加量在130mg/l,二者比例60:70(A-PAM:C-PAM)时有着最低的CST值。化妆纸废水在混合添加量140mg/l,二者比例60:80时有着最低的CST值。而新闻纸废水在混合添加量170mg/l,添加比例80:90时有着最低的CST值,说明这时的污泥脱水性最好。

  2种PAM(阴离子、阳离子)的混合添加有效地提高了絮聚物的强度,其中新闻纸的效果最为明显。3种废水在添加量大约在120~130mg/l时,絮聚物的强度良好。

  混合添加絮凝剂时COD去除率大约都在90%左右,也就是说混合添加比单独添加能有效提高COD去除率大约20%左右。

  10.1三种废水的原电荷密度都显示为负值,增加阳离子絮凝剂的添加量可使其转向为正值。

  10.2单独添加高分子絮凝剂C-PAM的效果优于A-PAM,而两者的混合添加效果优于其单独添加。

  10.3混合添加絮凝剂时,在100~150mg/l的添加范围内显示了良好的脱水性,即为最佳添加范围。而在混合添加量在120~130mg/l时,絮聚物的强度更良好。

  10.4混合添加高分子絮凝剂(100~170mg/l)时的COD去除率,比单独添加C-PAM提高大约20%左右。

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