皮革廢水處理絮凝沉降工藝改進應用
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摘要：以絮凝沉淀法處理皮革廢水為研究對象，研究了聚丙烯酰胺（PAM）用量，聚氯化鋁（PAFC）用量和pH值的影響。廢水中化學需氧量的去除率。結果表明，廢水的pH值是影響絮凝沉淀的關鍵因素。將廢水的pH值調整為7.0后，可以去除54％的COD（0.4mg•L-1PAM和1g•L-1PAFC）。還研究了活性炭和硅藻土緊急處理對污泥膨脹的影響。當添加量為1g•L-1時，活性炭可在1小時內迅速將沉淀率降低20％。其速度較慢，但其長期沉降效果優(yōu)于活性炭（后者在8h時可使沉降率降低64％），表明在添加兩種物質時它應該是不同的。以往的研究成果已應用于皮革廢水處理廠，提高了廢水處理效果，取得了明顯的經濟效益。
1皮革行業(yè)在中國經濟發(fā)展中起著重要作用
皮革的年產值超過100億元，但也會在皮革加工過程中發(fā)生。產生大量廢水，排放量高達7,000萬噸（a-12）。皮革廢水的水質波動很大，具有良好的生物降解性和懸浮物，高鹽含量，高pH，復雜成分等。都是嚴重的污染更難處理的工業(yè)廢水。近年來，由于皮革廢水處理率低，污染率低，放電達不到標準，甚至可能損害人類健康。因此，提高皮革廢水處理的達標率是至關重要的。由于pH值對絮凝效果的影響很大，因此本研究中的制革廠在調節(jié)罐中調節(jié)了絮凝過程，將電鍍廠的殘留酸添加到控制罐中?？刂苝H值。（鑒于廢水處理系統(tǒng)下游的硝化過程將進一步降低堿度，pH值將進一步降低，低分子量有機化合物將被快速吸附。硅藻土的沉降作用它比活性炭好得多。活性炭硅藻土對沉降效果的影響隨曝氣時間的變化而變化，這是由于硅藻土和活性炭的吸附機理不同而引起的。大量的硅烷醇基團分布在硅藻土的表面和孔的內表面上，并且H+在水溶液中解離，使得顆粒表面顯示出負電?；钚晕勰嘀械募毦z束表面帶負電。因此，當首次添加硅藻土時，硅藻土和細菌膠束被均勻地反彈。只有用硅藻土中和的有機顆粒帶正電，多孔結構和巨大的比表面積才能有效地發(fā)揮其吸附作用，并發(fā)生細菌膠束的吸附，聚集和沉淀。必須中和硅藻土表面上的負電荷，因此添加后效果緩慢。混合不同體積的研究系統(tǒng)對硅藻土（本文中為3L和100L系統(tǒng)）的影響也不同。結果，需要另一個時間來獲得更好的結算結果。另外，硅藻土表面上的帶負電荷的顆粒被水中的帶正電荷的顆粒中和后，整個系統(tǒng)的平衡被破壞，穩(wěn)定性受到損害，內聚和凝聚被破壞。同時，硅藻土比活性炭更稠密并吸收飽和硅。在沉淀過程中，藻類聚集體較重，更容易對浮力以及細菌和膠束之間的作用力作出反應，使泥漿快速沉降。由于活性炭和硅藻土的吸附特性不同，制革廠作為研究對象，調整了好氧池前的二次沉淀池:中污泥膨脹的應急處理程序。粉狀活性炭以相同的比例添加到需氧水箱的末端。采用該方法后，數小時內二次沉淀池出水污泥含量明顯降低，出水化學需氧量達標，出水后1周內無污泥。泥土膨脹。
2絮凝和沉淀是常規(guī)的操作單位
以絮凝沉淀技術控制藻類和皮革廢水的處理為例，實驗結果非常明顯。在絮凝和消除藻類的過程中，不論銅綠微囊藻DS還是野生的銅綠微囊藻，最終pH均為7.0～73絮凝效果最好。當終點的pH值大于73時，絮凝效果明顯變差。通過絮凝終點的pH值來確定。在皮革廢水的絮凝過程中，藻類液體的pH和絮凝劑的pH不會改變。在改變廢水的pH值的情況下，無論PAM或PAFC的量增加，絮凝和沉淀后上清液的COD去除率都不會顯著增加；但是，當廢水的pH值更改為7.0時，低劑量的PAM和PAFC可以顯著加快CODG的去除速度。在污水處理廠實際調節(jié)水箱的pH值后，獲得了極好的絮凝和沉淀效果。在控制終點的pH值以實現有效絮凝的前提下，可以適當增加絮凝劑中粘土的含量或密度以有效地絮凝。對于實驗室培養(yǎng)的銅綠微囊藻，如果在絮凝后無法實現沉淀，則可以增加絮凝劑中的高嶺土含量以實現沉淀。對于野生藍細菌，需要更高密度的cher石來代替聚集的高嶺土。活性炭和硅藻土都可以促進皮革廢水中活性污泥的沉淀。活性炭工作速度很快，但效果中等。
3絮凝技術
絮凝技術是一項重要的固液分離技術。作為水處理，化學工業(yè)，利潤和其他行業(yè)中的關鍵分離過程，它具有悠久的歷史。特別是在水處理過程中，絮凝技術不僅單獨用作澄清劑。該過程還可以與其他過程（例如預處理或高級處理單元）組合。在淡水湖泊和河流富營養(yǎng)化和頻繁開花的情況下，許多研究人員還使用絮凝和沉淀技術來管理藻類。
3.1絮凝的分類和絮凝機理
有許多種絮凝劑。通常，它們分為三類：無機絮凝劑，有機絮凝劑和生物絮凝劑。
3.2無機混凝劑
它由低分子量無機絮凝劑和高分子量無機絮凝劑組成。在處理，污水中的活性污泥和地下水排放方面具有悠久的應用歷史。金屬鹽絮凝劑經濟且易于使用，但是在將低分子量無機絮凝劑應用于水處理項目時存在一系列問題。例如，應用范圍小，數量大，腐蝕大，聚集效率低。在1960年代后期，無機聚合物（PF）絮凝劑的快速發(fā)展及其高效，無毒，廣泛應用和低成本的趨勢，禁止使用低分子量無機絮凝劑。現有絮凝劑的狀態(tài)和快速發(fā)展。無機聚合物絮凝劑根據不同的電荷分為33,360個陽離子，陰離子和化合物。在無機高分子絮凝劑中，PAC（聚氯化鋁）是一種較早發(fā)展的陽離子絮凝劑，因此技術成熟，市場銷量最大。近來，聚硫酸鋁和聚鐵由于其快速的凝結速度，密集的凝結，快速的沉淀和廣泛的應用而引起了廣泛的關注。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，陽離子絮凝劑用量低，適應性廣，效率高。聚合硅酸和活化硅酸是相對代表性的陰離子絮凝劑，它們的作用機理已經成熟。這主要是由于絮凝劑中的陰離子基團與顆粒表面之間存在氫鍵，范德華力效應引起吸附。橋接捕獲和停滯的懸浮固體，但未發(fā)生電中和。對有機聚合物絮凝劑的深入研究已導致合成有機聚合物絮凝劑的快速發(fā)展。通常，水溶性聚合物和合成聚合物的絮凝劑是相對重要的物種，它們的相對分子質量為103-107。這些長鏈聚合物通常在其中具有幾個官能團。人類使用天然高分子絮凝劑的歷史可以追溯到數千復合無機聚合物絮凝劑具有許多成分，但鐵鹽，鋁鹽和硅酸鹽仍然占主導地位。絮凝后，形成可以很好聚集的高度聚合的羥基化無機聚合物形式。聚鋁，聚鐵，多活性硅膠，聚硅酸鋁硫酸鹽，聚合物硅酸鹽等是比較好的復合無機聚合物絮凝劑，在實際應用中具有優(yōu)異的絮凝效果。
3.3無機混凝劑的作用機理
將無機絮凝劑添加到水中后，會發(fā)生非常復雜的絮凝過程。在系統(tǒng)，化學和動力學中，懸浮物會影響該過程。它還會影響凝血結果。絮凝劑以多種方式影響顆粒在水中的穩(wěn)定性。①壓縮雙電層的厚度并提供抗衡離子以降低電勢。②絮凝劑的各種可溶性離子與顆粒表面具有特征性的化學相互作用，因此顆粒的表面電荷被中和。③水解的金屬鹽產生沉淀，其功能是掃網以捕獲沉淀中的顆粒。
3.4有機聚合物混凝劑
主要有兩種類型：合成高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。有機高分子絮凝劑的濃度低于無機絮凝劑的濃度，pH值低，對環(huán)境的影響小，污泥小，處理效果更好。
3.5合成高分子混凝劑
官能團溶于水后具有明顯的電解性能。通常，相對分子量越高，分子鏈越長，聚集效果越好。由于不同的合成高分子絮凝劑在水解后的官能團也會產生不同的電荷，因此高分子絮凝劑分為陽離子，陰離子和非離子。通常，膠體顆粒和懸浮液大多帶負電，因此有機高分子絮凝劑的陽離子合成已成為研究熱點。陽離子絮凝劑主要包括季胺鹽，多胺鹽，聚丙烯酰胺及其衍生物。首先，最重要的產品是廣泛用于聚合絮凝劑合成的聚丙烯酰胺（AM）。
3.6天然聚合物混凝劑
人類使用天然高分子絮凝劑的歷史可以追溯到數千年前。在大規(guī)模使用合成聚合物絮凝劑之前，一些天然聚合物絮凝劑已廣泛用于水處理，釀造，食品和其他行業(yè)。隨著1970年代使用基于PAM的合成聚合物絮凝劑，天然聚合物絮凝劑的市場份額近年來逐漸下降。由于對社會發(fā)展和環(huán)境保護的嚴格要求，合成高分子絮凝劑的毒性已引起越來越多的關注。天然高分子絮凝劑由于資源豐富，種類繁多，原料價格低廉，無毒產品，易于生物降解等優(yōu)點，重新獲得了絮凝劑的市場份額。近年來，研究人員越來越受到青睞。通常，用作絮凝劑的天然物質必須經過化學修飾，根據原料的不同，它們可以分為淀粉衍生物，纖維素衍生物，蛋白質衍生物，絮凝劑，多糖和改性絮凝劑。殼聚糖多糖試劑，改性植物膠和其他121種殼聚糖衍生物在水處理中具有巨大的潛力和適用性。
3.7有機高分子絮凝劑的作用機理
將高分子量絮凝劑應用于絮凝是一個非常復雜的物理化學過程。目前，通常認為其是吸附橋，即橋機制。本質上，長聚合物鏈吸附兩個或多個膠體或顆粒。與顆粒連接的聚合物絮凝劑的吸附分為兩種情況：格羅。帶電表面上的擴散層的厚度相對較大，并且超過了聚合物鏈可以達到的距離。聚合物不能充當橋，并且顆粒被分組或分散。由DLVO理論主導；②填充面的擴散層被壓縮。層壓的雙電層具有很強的排斥作用，但是聚合物鏈可以在遠大于該距離的距離處抵抗排斥并且可以穿過擴散層。由于聚合物絮凝劑的組成和結構不同，存在一些差異。
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作者：張少謙 單位：河南工業(yè)大學化學化工學院
