CN103145227A - 含铜废水的絮凝处理方法 - Google Patents

Abstract

含铜废水的絮凝处理方法，调节含铜废水pH为8，之后投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），聚合氯化铝（PAC）投放量为30mg/L，聚丙烯酰胺（PAM）投放量为0.1-0.3mg/L，混凝时间1min，本发明的依据协同增效的原理，将聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)复合，通过其合理配比，对含铜废水中铜的去除率可达96%以上，远远超出现有水平以及预计水平，取得了很好的处理效果。

Description

含铜废水的絮凝处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种含铜废水的絮凝处理方法。

背景技术

在实际水处理工程的混凝反应中，混凝剂的种类是影响处理效果及运行费用的重要因素，采用不同混凝剂，其处理效果不同，污水处理的运行费用也不同。在絮凝沉淀处理中，药剂消耗量的降低不仅可以节省药剂费，而且还减少了污泥的生成量。

铝盐和铁盐是工业上大量使用的混凝剂。由于铝盐有毒，会造成二次污染，铁盐能腐蚀管道，加上混凝操作存在运行费用高，絮渣多，不易后续处理，絮凝沉降时间长等缺陷，研究人员在实验室研制出新型混凝剂，并进行了相关的试验

生物絮凝剂

生物絮凝剂无毒、无二次污染、可生物降解。它们用作絮凝剂处理重金属废水，效果很好。栾兴社等利用节杆菌ＬＦ-Ｔ0ｕ2发酵产生的多糖作絮凝剂，对含重金属的水样进行试验，得到Ｆｅ2+和Ｍｎ2+的絮凝去除率分别为ｌ00％和93．86％的结果。康建雄等用普鲁兰（短梗霉多塘）为絮凝剂试处理含铅水样。结果表明，普备兰的絮凝稳定性较好，除铅率可达70％以上。马军等以硫酸盐还原菌代谢产物作絮凝剂，对含铬废水进行中试研究，除铬率达99％，并得出了其经验水质模型。

重金属捕捉剂

用重金属捕捉剂作絮凝剂，可以有效去除水体中溶解态的金属。张小燕等用水溶性氨基二硫代甲酸型螯合树脂（ＤＴＣＲ）处理含锌废液，除锌率达98％以上。白滢等以ＰＥＸ作高分子重金属絮凝剂来处理电镀废水，对水中Ｎｉ的去除率达95％以上，对Ｃｕ2+和Ｃｒ3十的去除率达99％以上。郑怀礼等用重金属捕捉剂兼絮凝剂ＣＵ3＃做实验，99％以上的铜和铅都得到了去除。由于重金属捕捉剂价格昂贵，处理费用高，在实际应用中难以推广。

复合絮凝剂

联合使用絮凝剂与助凝剂或几种混凝剂，可产生比用单一混凝剂要好的效果。邵颖等通过除浊实验发现，聚合铝与壳聚糖复合使用的效果远好于单独使用其中的一种。二者进行复合能使絮体的形成加快，成泥易压缩脱水。用于处理炼铜废水，金属去除率达97％以上，具有良好的效果。胡献舟等发现化学中和．混凝沉淀法处理含镍污水，含镍污泥沉降很慢，加入粉煤灰可明显加快污泥沉降速率，用ＰＡＣ作混凝剂、粉煤灰作助凝剂，可使污泥体积减少58％，污泥的比阻抗降低，脱水效率得到提高。

研究人员发现，对水中的铬，以氢氧化钠作助凝剂，ＰＡC作混凝剂，可实现对铬的理想去除。对含汞废水，以蛭石作助凝刺，聚硫酸铝为絮凝剂，可以取得好的处理效果。氯化铁和石灰或者ＰＦＳ和铁粉进行联合投加可以很好地去除水中的铅。

聚合氯化铝(PAC)是世界应用最广泛的无机高分子混凝剂，其优点主要表现在以下几个方面:(l)优良的凝聚除浊脱色和较广泛的pH适用范围；(2)良好的低温混凝处理效果及沉降效能；(3)较低的残留铝含量；(4)使用聚合铝处理后的出水pH改变很小，不会影响到原水酸碱性；(5)处理水药剂成本低于现有各种无机混凝剂，与硫酸铝和三氯化铁比较，制水药剂成本可降低40%-75%；(6)对投药系统及操作人员皮肤、衣物腐蚀性小，改善了劳动条件。

单独使用无机高分子絮凝剂投药量大，目前已较少采用。所以现在多以无机高分子絮凝剂与有机高分子絮凝剂复配使用，但是混凝剂的选择以及相互配比关系，却很难选择。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含铜废水的絮凝处理方法，合理选择混凝剂类型和配比，去除效果远远超出了现有水平和预计水平。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

含铜废水的絮凝处理方法，调节含铜废水PH为8，之后投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），聚合氯化铝（PAC）投放量为30mg/L，聚丙烯酰胺（PAM）投放量为0.1-0.3mg/L，混凝时间1min。

所述含铜废水中铜离子的浓度为0.2-0.3mg/L。

所述含铜废水中铜离子的浓度为0.297mg/L。

所述聚丙烯酰胺（PAM）投放量为0.1mg/L。

与现有技术相比，本发明的依据协同增效的原理，将聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)复合。聚丙烯酰胺的分子链很长，这就使它能在2个粒子之间架桥。在高分子絮凝剂浓度较低时，吸附在微粒表面上的高分子长链可能同时吸附在另一个微粒的表面上，通过架桥方式将2个或更多的微粒联在一起，从而导致絮凝，这就是发生高分子絮凝作用的架桥机理。聚丙烯酰胺(PAM)具有强大的网捕、架桥功能，达到增强絮凝的效果，提高了污染物的去除率，节省了无机混凝剂的投加量，大大缩短了沉淀时间，减少了污泥的生成量。其中PAC、PAM与重金属捕捉剂相比其价格便宜，原料来源广泛，通过其合理配比，对含铜废水中铜的去除率可达96%以上，远远超出现有水平以及预计水平，取得了很好的处理效果，具有极大的推广意义，可以取得较大的经济和社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。

一、本发明实验研究完整步骤如下：

1、实验仪器及药剂

仪器:PHS25型酸度计；BS224SAG104电子分析天平；DBJ621型定时变速六联搅拌机；原子吸收光谱。

药剂:聚合氯化铝(PAC)；聚丙烯酰胺(PAM)；盐酸；氢氧化钠。

废水:某实验室废水

2、实验方法

实验采用烧杯实验，确定絮凝剂作用时的最佳投药量的处理效果。由于原水中含有大量重金属成分，重金属对微生物有危害作用，如果不对其去除将对后续生化处理造成很大影响，在此暂不考虑COD和BOD5的影响，只选择铜为评价标准。考察了聚合氯化铝(PAC)投加量、助凝剂投加量、pH及混凝时间对混凝效果的影响

絮凝沉淀试验是在1000mL的烧杯中进行的，用盐酸或氢氧化钠调节pH到一定值，然后向各烧杯中分别投加不同剂量絮凝剂，快搅1min，转速为200r/min；慢搅10min转速为60r/min；沉静30min后取上清液进行分析。

二、结果与分析：

1、聚合氯化铝(PAC)最佳投加量的确定

查阅大量资料表明，聚合氯化铝(PAC)在pH为5.0-9.0范围之间时处理效果较好，通过烧杯实验PAC对废水中重金属的去除效果pH为8时最佳。

而根据目前本领域技术人员的认知，一般认为随着PAC投加量增加，对铜的去除率也是随之提高的，所以一般选择投放量为80mg/L以上。

根据本实验，在调节pH为8后，加入不同量的聚合氯化铝(PAC)进行混凝试验，从试验现象观察得知，当PAC投加量很少时，从试验烧杯中很难观察到明显的絮凝现象；随着PAC投加量的增加，可以从中观察到淡黄色絮体，当达到慢速搅拌时各烧杯中已有针尖大小的絮体。

静置沉降后，在低投量的烧杯中，絮体较松散无弹性，水体混浊，无明显分层现象出现；而PAC的投加量增加到一定范围时，分层明显，且烧杯下层中形成的絮体密实而有弹性，上层水体较清澈透明。

2、助凝剂最佳投药量的确定

调节pH为8后，加入不同量的助凝剂(PAM)进行混凝试验。从试验烧杯

中观察到絮体很少并且松散，完全沉淀的时间较长。PAM投加量的试验结果

见表1。

表1PAM投加量对铜的去除率的影响

由表1可以看出随着PAM投加量的增加，铜的去除率变化不大，基本保持稳定，故PAM不宜单独作混凝剂进行投加。因为PAM属于人工合成高分子的有机絮凝剂，只能通过电性中和作用与水体中的胶体颗粒形成微小絮体，不易聚集成较密实的易于沉降的大体积絮体，小絮体密度接近水质很难沉降，所以PAM的去除效果远不如铁盐或铝盐混凝剂。单独使用助凝剂PAM混凝效果较差，但PAM和无机高分子絮凝剂复配使用，能在经絮凝作用形成的胶体颗粒间进行架桥，形成大而坚实的絮凝体，使颗粒沉降速度大大加快，产生良好的混凝效果。

3、絮凝剂复合作用时最优组合及投药量范围的确定

为进一步优化复合絮凝剂对重金属降解的工艺条件，根据以上实验的结果，调节pH为8，选取PAC和PAM2个因素进行正交实验。每个因素各取3个水平，PAC分别取20mg/L、30mg/L、40mg/L，PAM分别取0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L，根据正交实验表L9(32)进行正交实验，正交实验因素与水平见表2。

表22个因素3个水平正交实验因子水平

按照正交表和表2确定的因素及其水平安排试验，试验结果见表3所示。

表3聚合氯化铝(PAC)与RAM复配的试验结果

3.1实验现象

从总体试验现象观察，混凝剂的复配使用产生的絮体比单独投加无机混凝剂产生的絮体结实紧密，絮体形成和沉降速度快。单独使用絮凝剂PAC混凝效果较差，絮体较小，结构松散，完全沉淀的时间较长，产生上述结果的原因是PAC只起到压缩废水中的胶体微粒表面双电层，降低界面电位和电中和等作用，没有吸附架桥作用，导致混凝后的矾花细小且沉降速度较慢，极不利于后续脱水处理。但当投加聚丙烯酰胺(PAM)后且投加量很少时，从试验烧杯中就可以观察到大且成长片状的絮体，静置沉降5min以上即可看到明显的分层，且烧杯下层中形成的絮体密实而有弹性，上层水体清澈透明。无机高分子絮凝剂和PAM复配使用，能在经絮凝作用形成的胶体颗粒间进行架桥，形成大而坚实的絮凝体，使颗粒沉降速度大大加快。

3.2实验结果

从表3中可以看出，如果只考虑铜的去除率，PAC+PAM的最优组合为(30mg/L+0.20mg/L)，但是，从表3中的R值可以看出，PAC投加量对实验结果的影响大于PAM，所以复配混凝剂中无机混凝剂的投加量相对减少，并不会影响对铜的去除能力，处理效果仍然很好。与单独投加无机混凝剂相比，处理效果没有大的影响。据市场调查PAM的价格远高于无机絮凝剂的价格，在最优组合的选取中同时考虑效果与经济，故选择PAC+PAM的最优组合为(30mg/L+0.10mg/L)，这样有利于降低运行成本。

4、最佳PH值确定

在每升废水中加入PAC30mg/L和PAM0.10mg/L，用盐酸调节其pH值在5.0-10.0范围之间进行混凝实验，污水中铜的去除效果见表4。

表4pH对铜的去除率的影响

由表4可以看出，PAC+PAM复配絮凝剂在pH值为5-7之间絮凝沉淀效率逐渐增加但去除率不高，但当pH值大于7时，其絮凝沉淀效率明显增加，当pH值为8时，絮凝效率达到96.7%，之后去除率增加不明显。

5、混凝时间的影响

在每升废水中加入PAC30mg和PAM0.10mg，用稀盐酸调节pH值至8.0，分别调节混凝时间从0.5-9min进行混凝试验，污水中铜的去除效果见表5。

表5昆凝时间对铜的去除率的影响

发现只要混凝时间达到1min，混凝反应就比较充分了。混凝时间过长高分子絮凝剂的长链易因搅拌而被打碎致使混凝效果降低。

从上面的试验可以得出，混凝剂的投加量是决定混凝效果的一个主要因素。若投药量不足，混凝剂不能与水中的悬浮物充分接触发生絮凝作用，絮体沉降后，仍有一部分未被絮凝。试验过程中，未加PAM处理后的水样絮凝体细小，结构松散。当选用最优投药量处理污水时，形成的矾花，颗粒清晰，水与颗粒间的界限明显，沉淀结束时上清液较清澈，处理效果很好。

三、总结

本章通过选取无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)与有机助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)处理实验室废水，通过大量的实验，确定了PAC/PAM絮凝剂复配条件下的最优组合。

1、在考虑效果及经济因素下，选择最优组合PAC+PAM：30mg/L+0.10mg/L。

2、采用PAC+PAM的复配混凝剂，在絮凝条件:pH=8，每升废水中加入PAC30mg和PAM0.10mg，混凝时间1min铜的去除效果较好，去除率可达96.7%。

3、采用的絮凝沉淀处理排放量小、性质复杂、污染范围广、处理难度大的各种实验室废水，处理效果较好，使污水中各项污染物的浓度都降低，是一种高效、低成本、工艺简单的实验室废水处理方法。

Claims (4)

1.含铜废水的絮凝处理方法，其特征在于，调节含铜废水PH为8，之后投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），聚合氯化铝（PAC）投放量为30mg/L，聚丙烯酰胺（PAM）投放量为0.1-0.3mg/L，混凝时间1min。

2.根据权利要求1所述的含铜废水的絮凝处理方法，其特征在于，所述含铜废水中铜离子的浓度为0.2-0.3mg/L。

3.根据权利要求1所述的含铜废水的絮凝处理方法，其特征在于，所述含铜废水中铜离子的浓度为0.297mg/L。

4.根据权利要求1所述的含铜废水的絮凝处理方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺（PAM）投放量为0.1mg/L。