絮凝剂在制浆造纸废水处理中的应用

·论文与综述·絮凝剂在制浆造纸废水处理中的应用张瑞霞1,2,陈夫山1,刘廷志1,2(1.天津科技大学,天津300222;2.天津科技大学科研基金,天津300222)[摘要]造纸工业是用水大户,如果造纸废水不经过处理而直接排放,势必会造成水体的污染,如何处理造纸废水使之达到排放要求已经成为造纸企业首要考虑的问题。介绍了用絮凝剂处理造纸废水及其效果。[关键词]COD;无机絮凝剂;有机絮凝剂;废水处理造纸工业是我国环境污染的主要行业,2002年,全国制浆造纸工业污染排放量约占全国污染排放总量的10%以上,排放污水中的化学耗氧量COD约占全国排放总量的35.3%,居于第一位。造纸工业废水可以分为黑液(制浆废水)、中段废水(包括洗浆废水和漂白废水)、白水(抄纸废水)以及目前较多的废纸再生废水。其中黑液所含COD量最高,国内外造纸黑液的治理主要有:碱回收法(适合木浆黑液,草浆黑液碱回收存在困难)、酸析法、等离子体技术、膜分离技术、絮凝沉降法、生物化学法、氧化法;中段废水处理方法主要有絮凝法、好氧生化法。混凝法适应性强、基建投资低、管理简单,是水处理常用的方法,新型絮凝剂的不断开发,提高了它的处理效果。重点对絮凝剂在处理制浆造纸废水方面的应用及其作用机理做了介绍。1絮凝剂的分类及作用机理习惯上将絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂可分为无机盐类絮凝剂(如硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铝等)和无机高分子絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合铝铁等),有机絮凝剂又可分为天然高分子絮凝剂(如淀粉的改性产物)和人工合成高分子絮凝剂(如阳离子聚丙烯酰胺)。1.1无机盐类絮凝剂无机盐类作为絮凝剂加入到水中,可以通过数种方式影响微粒的稳定性。一是提供反离子而达到压缩双电层厚度并降低ζ电位的作用;二是溶解各种离子与微粒表面发生专属化学作用而达到电荷中和作用;三是由水解金属盐类产生的沉淀物发挥扫网扑作用使微粒转入沉淀[1]。一般认为,造纸废水中的胶体离子主要带有负电荷,加入的无机盐类絮凝剂多为阳离子型,中和造纸废水中带有负电荷的胶体粒子,离子间的斥力消失,形成大块颗粒而沉降。一般认为,粒子表面的ζ电位控制收稿日期:2004-12-10作者简介:张瑞霞(1981-),女,毕业于陕西科技大学,现就读于天津科技大学,轻化工程专业硕士研究生。在±5mV以内[2],可得到良好的絮凝效果,当ζ电位为零时浊度最小。ζ电位的控制可以通过降低pH值、加入絮凝剂的方法来达到。1.2无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是在传统的铝盐和铁盐絮凝剂的基础上发展起来的一类新型水处理药剂。由于这类絮凝剂不仅有电中和能力,同时还具有较强的颗粒物间的架桥能力,所以这类比原有传统药剂适应性强,而且无毒,并可成倍提高效能而相对价廉等,因而在今年得到了迅速发展和广泛应用。1.3有机高分子絮凝剂有机高分子的作用机理与小分子不同,它不仅与电荷作用有关,而且和其本身的长链特性有密切的关系。这种作用可以用架桥机理来解释。长链的高分子一部分被吸附在胶体颗粒表面上,而另一部分则被吸附在另一个颗粒表面,并可能有更多的胶体粒子吸附在一个高分子的长链上,这好像架桥一样把这些胶体颗粒连接起来,从而容易发生絮聚。这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生,如果浓度过高,胶体的颗粒表面吸附了大量的高分子物质,就会在表面形成空间保护层,如图1所示,阻止了架桥结构的形成,反而比较稳定,使得絮凝不易发生,这就是空间稳定,所以絮凝剂的加入量具有一个最佳值,此时的絮凝效果最好,超过此值时絮凝效果会下降,若超过过多反而起到稳定保护作用。图1高分子的絮凝与保护作用一般说来,分子量大对架桥有利,絮凝效率高。但并不是越大越好,因为架桥过程中也发生链段间的重叠,从而产生一定的排斥作用。分子量过高时,这种排斥作用可能会削弱架桥作用,使絮凝效果变差。另一个是高分子的带电状态。高分子电解质的离解程度越大,电荷密度越高,分子就越扩展,这有利于架桥,但另一方面,倘若高分子电解质的带电符号与微粒相同,则—24—2005年第3期《黑龙江造纸》高分子带电越多,越不利于它在微粒上的吸附,就越不利于架桥,因此往往存在一个最佳离解度。2制浆造纸废水的特点就制浆造纸废水而言,其中备料工段废水中微细的原料粉末及泥土微粒,浆料的洗选工段废水中的高分子有机物及细小纤维,漂白工段废水中大分子有色物质及细小悬浮颗粒,抄纸工段废水中的细小浆料,一般都是以胶体形式存在于废水中。而这些胶体离子大部分都带负电荷,形成双电层。3无机高分子聚合物复配应用处理造纸废水聚合氯化铝(PAC,简称聚铝)、聚合硫酸铁(PFS,简称聚铁)为新一代无机高聚物混凝剂,处理废水具有用量少、杂质(CODcr、色度、浊度等)去除率高、腐蚀性小、沉淀速度快、适用pH值范围广,其絮凝产物压缩性和脱水性优