超細滑石粉對再生造紙廢水處理的助凝作用

超細滑石粉對再生造紙廢水處理的助凝作用研究摘要針對目前許多中小造紙廠的廢水混凝處理中，使用PAM作助凝劑，致使污水處理成本居高，又可能帶來二次污染，找到了一種新的助凝劑超細滑石粉（SFT）作為PAM的替代品，可使處理的藥品成本降低0.173元/m3，且不會給排泥帶來二次污染。關(guān)鍵詞超細滑石粉再生造紙廢水處理混凝助凝劑替代性StudyofflocculationsubstituteofSFTintreatmentofreclaimedpapermakingwastewaterAbstract:Whiletreatingwastewater,manymedium-sizedandsmall-sizedpapermakingplantsusePAMasflocculant.Thecostoftreatmentisveryhighanditwillleadtopollutionthesecondtime.WeuseSFTasasubstituteforPAM.Asaresult,thetreatingcostwillbedecreasedby0.173￥/m3anditwillavoidthesecond-timepollution.Keywords:superfinetalc;reclaimedpapermaking;treatmentofwastewater;coagulation;flocculant;substitution研究目的文獻[1]報導(dǎo)，我國造紙廢水COD的排放量約占全國工業(yè)廢水COD排放量的三分之一以上。在河南省尤其如此。河南是一個農(nóng)業(yè)大省，利用農(nóng)作物秸稈植物纖維制漿造紙，曾經(jīng)支撐了許多縣鄉(xiāng)級的地方財政。在2000年保衛(wèi)淮河的“零點行動”以后，河南已經(jīng)關(guān)閉了許多這類中小堿法制漿造紙廠，但是保留或改造了一批廢紙再生造紙廠，以生產(chǎn)黃紙板及再生新聞紙為主。再生造紙廢水的污染負荷相對堿法制漿造紙而言較輕，但仍遠遠超過國家排放標準，仍是環(huán)保局重點控制的污染源。目前河南各地的中小再生造紙廠實際上也都非常重視再生紙的廢水處理，但是由于在運行中發(fā)生的治污成本或工藝效果等各類問題，例如：混凝過程中通常采用PAM助凝，而PAM價格昂貴，即使少量投加也會使治污成本大幅上升，使利潤本來很薄的再生造紙雪上加霜，若不加或少加，又使工藝效果大為下降，這類矛盾困惑著企業(yè)家。于是許多企業(yè)的廢水處理設(shè)施建而不投或僅在環(huán)保檢查時運行一下，其要害就在于此，其危害也在于此。本課題的研究要尋找一種PAM助凝的替代品，使再生廢水處理既提高了混凝效果，有可使運行成本降下來，保證廢水處理設(shè)備的投運率，真正保護環(huán)境。本課題為河南省環(huán)保局2003年科技攻關(guān)項目。實驗方法與材料本課題以鄭州市宏達造紙實業(yè)公司的再生紙生產(chǎn)廢水為對象。該廠的廢水主要來源于制漿車間的水力碎漿廢水，日排廢水量3000噸左右，加上部分生活污水，每日實際處理污水量3200噸左右，該廠的污水處理工藝如圖1所示。加藥刮渣加藥刮渣出水出水氣浮池沉淀池混凝池初沉池氣浮池沉淀池混凝池初沉池污泥污泥污泥污泥圖1、宏達造紙廠廢水處理工藝圖1示出試驗的原始水樣，分別取自沉淀池的前、后。水質(zhì)指標見表1所示。表1試驗原始水樣水質(zhì)指標滅水樣朵PH陶COD籌Cr妄(學(xué)mg/L)勁色度禽（去t鋪u漂）產(chǎn)濁度弓（飾t般u斗）澤S星S對（漆mg/挨L至）幣原始水樣已（協(xié)1瘋）涉6.90邁1623.8擋4守2760清1240診1516.6派7竭原始水樣徑（給2仁）遮6.87抗844.97組1100訊540真422.5駐扮羊洽譯48.0遣60.1惠56.4啄72.1析本試驗分別以蜂常規(guī)的聚合氯廉化鋁口（逃PA明C遠），聚合硫酸足鐵席（港PF校S?。榛炷齽?，握分別配合以聚甲丙烯酰胺罩（讀PA復(fù)M井），超細滑石褲粉后（悶SF浩T朗）為助凝劑，卡模擬生產(chǎn)現(xiàn)場館的運行條件因察素，進行混凝閣試驗，對比實鍬驗結(jié)果。逼本次試驗選擇闖了一種超細滑鴿石粉貫（行Superf籠ineTa樹l歲c父，簡甜寫能SF指T蘭）作為新的無潤機助凝劑。實酷驗所用筆的瀉SF爬T越由國家非金屬浙礦研究院提供象，滑石粉的細滿度艘為蠶125顧0孝目，平均粒徑役約為紹涌欺漁株聚冊PA檔C委選用了市售的規(guī)工業(yè)級產(chǎn)品。次PA想M稱選用了鄭州市蘇污水有限公司愉化工廠噸生產(chǎn)的產(chǎn)品。挺PF桌S靜選用了鄭州市端柿園水廠生產(chǎn)健的液態(tài)聚合硫論酸鐵。勉混凝動力學(xué)中欣攪拌參數(shù)的選撥擇，根據(jù)文獻退[2]哲M.Ross獨in舒i賴的成果：庫當(dāng)出PA役C倘混凝時，快速蜜攪孤拌買200r/m翻i充n懷，攪拌時筍間辣1mi救n但；慢速攪抹拌修4臘0窩～非60r/mi豐n稍，攪拌時書間秀20mi茂n亮。在采打用娘PF灘S史作為混凝劑時耕，實驗參考生弄產(chǎn)廠家所提供英的攪拌速率及述攪拌時間：快興速攪猶拌樓300r/m呈i出n白，攪拌時咳間徹30堅s化；中速攪據(jù)拌葛150r/m仿i棄n并，攪拌時冷間波6mi遼n棋；慢速攪褲拌優(yōu)60r/mi勾n眉，攪拌時贈間膽4mi貓n比；沉淀過程碧以點20r/mi極n殼攪籃拌飾5mi句n磨。益試驗結(jié)果與討攻論捧3.1醫(yī)試驗首先對預(yù)行沉后的原始水燙樣量（宜2例）進行了混凝役劑珠PA音C取投藥量的優(yōu)化黃試驗，即宏在靠50mg/絕L羽至幕500mg/企L沃的投藥量范圍罵內(nèi)，進行逐點惕試驗選擇以獲慢得最佳處理效眾果者為最優(yōu)投卵藥量。結(jié)果獲余得最寒優(yōu)如PA撐C棍投藥量嚇為擊350mg/源L揚，這一結(jié)果與聽生產(chǎn)現(xiàn)場運行聾的實際投藥量們基本吻合。故爸本試驗釀把第PA淺C適投藥量鎖定亡在誤350mg/漁L懷，只研吧究存PA園M組與辯SF組T拼的替代性。禮由于受生產(chǎn)現(xiàn)犧場治污成本的介限制，助凝棍劑都PA庭M獲的投加量一般語控制載在幫3墨～粒5mg/炮L衣，后者的效果孔優(yōu)于前者，但誘肯定不會超幼過凡5mg/身L鈴的投加量，用撿廠方的話來說弓：不能把僅有霜的一點點利潤補全擲到水里去介了。這使我們罰更加感受到了導(dǎo)尋沙求命PA惜M們替代品的迫切作性。君混凝岸劑工PA蝴C撐（武350mg/懸L躁）慕+占助凝口劑捐SF雁T惱投加量優(yōu)化試魚驗的結(jié)果見矩表伸2腐所示。吹表低2S誓F驗T啦投加量優(yōu)化試惰驗交浪（張PA慢C蛇：螺350mg/監(jiān)L男）嬸SF莫T健投加量（揉mg/L斬）蠻COD荒Cr負(鈔mg/L)徒色度曬（我t館u篇）廣濁度踐（貼t擾u哀）扣1把388.86拍96興6庸3呼396.80飄108碌9其5后386.88浩112婆6若7沾386.88阿80特6部注：原水樣選纏用初沉池后的僑水樣份由田表還2舞可見穩(wěn)，畫SF加T秀的最優(yōu)投加量策選民為卸1偷mg/斷L嚴。稍PA緞C形（額350mg/純L粱）紗+PA趁M盼（溝5mg/門L補）組合緩與鄭PA壩C負（沙350mg/強L倡）短+SF拋T催（核1mg/太L衫）組合的混凝廈對比試驗結(jié)果帖，見蕩表惹3襲所示。懂表適3掩PA俗M攜與旅SF框T舅對比試驗結(jié)俯果懂證（跟PA鴉C會：棕350mg/銀L春）美原始水樣地（寨2薯）卡PAC早+PA個M芬（照5mg/甘L慧）咸去除率御（薦%蟻）旋PAC懲+SF繡T渡（甩1mg/棉L占）詞去除率芳（駐%蠟）傾COD羞Cr織(注mg/L)坐844.97翁392.44泳53.6畫385.11灌54.4揭色度咐（汪t盒u含）符1100災(zāi)87來92.1碌88帆92.0障濁度綢（玻t師u勝）葛540笛7樣98.7悟5宋99.1染S登S白（買mg/競L豈）癥422.5克33.5犧92.1淋21.5亭94.9誼由餐表嘆3算可見，作為助擱凝劑練，獲SF念T式完全可以替幸代孟PA紫M義與混凝眉劑繭PA夾C丹配合使用。絞3.2繩在生產(chǎn)現(xiàn)場使行用的混凝劑除組了壞PA捎C嫁外，通常還使恰用伸PF宋S蹈。本試驗選用解了鄭州市柿園技水廠生產(chǎn)的聚瞧合硫酸鐵原液寸，一種棕紅色相的液體，使用餓前先將溶液稀掃釋，配制臟成玉10且%楊（狠V/那V親）爹，登PF勿S窯的投加量優(yōu)化化試驗結(jié)果見除表窗4著所示。君表昨4講PF喜S選投加量優(yōu)化試潛驗櫻PF者S仁投加量他（聚ml/慮L科）由COD戰(zhàn)Cr劃(妨mg/L)傭色度搬（絮t柱u繁）寶濁度狀（尖t址u森）仗0慘1623.8犬4弱2760出1240埋5.0獻602.16端360伍50優(yōu)5.5蔑521.38爸265沃39凈6.0周533.32欣310會51侮6.5核513.42倍255障39穩(wěn)注：原水樣選啊用初沉池前的付水樣右由若表跑4勉可見，混凝燙劑怠PF符S筆的最優(yōu)投加量稠選牽為革5.5ml/朵L圓。助凝兆劑綱PA懶M供的投加量，仍代選惕用膀5mg/詳L華。當(dāng)使振用爐PF狹S幸（撞5.5ml/只L營）時助凝鮮劑蔑SF羞T勉的投加量優(yōu)化撿試驗結(jié)果見繼表戚5宏所示。梁表壩5艇SF蹲T葛投加量優(yōu)化試計驗懂軋（耍PF丈S撐：魄5.5ml/哭L匆）拘SF仗T殲投加量（賄mg/L三）知COD早Cr臘(招mg/L)享色度既（她t求u亭）曲濁度雷（冤t拳u藥）得1耳464.45鏡152卸15嫩3耗488.06亞244佛29減5倆535.30稻345脹41駁注：原水樣選派用初沉池前的潔水樣，助凝劑滋在慢速攪拌開趕始時加入剝由昏表物5歸可見從，薦SF導(dǎo)T杰的最優(yōu)投加量燕選勉為脅1mg/L雙PF孫S迷（詞5.5ml/母L木）冠+PA調(diào)M抖（壇5mg/欣L鏈）組合斷與縮PF建S紗（丟5.5ml/暑L會）腫+SF亡T縣（屈1mg/耳L真）組合的混凝服對比試驗結(jié)果葬見腫表恭6躍所示。梅表短6粒PA累M譽與挑SF突T刊對比試驗結(jié)撲果傾仿（射PF逆S過：泊5.5ml/煩L儀）愛原始水樣諸（績1率）探PFS趨+PA滋M剪（娛5mg/拌L估）押去除率抓（黑%稻）刷PFS蹤+SF包T剪（矩1mg/龜L獅）就去除率圈（仇%題）朝COD遇Cr碎(拐mg/L)折1623.8凳4得497.90廈69.3士464.45月71.4爆色度某（振t任u巨）攏2760橡240淡91.3瀉152行94.5斯?jié)岫鹊牵ㄇ長u醉）抬1240旋28撓97.7禽15森98.8樹S演S鏡（校mg/嶄L辣）篇1516.6蜂7廉8.0晝99.5緊7.0旬99.5賤由壯表真6菊可見，作為助鞭凝劑者，啄SF亂T確完全可蠟以替充代芹PA鴨M灶與混凝腸劑寇PF謝S截配合使用。到3.3飾企喉討論搏3.3.1燥垮由洲表獅3顧、挽表拖6孕可見，無論在墳以膛PA辛C雖為混凝劑還是秘在以與PF蕉S英為混凝劑的混序凝工序中績，路SF扁T甲均可以作為助萬凝劑去替棵代液PA仇M常。并悄且，貢當(dāng)患SF后T搏用量為葬1mg/升L檢時，其助凝效梳果要優(yōu)爹于孤PA標M購用量否為落5mg/捕L蓄的助凝效果。進抹本混凝藥品成本應(yīng)比較見蹤表膀7芝所示。已表廁7運濁混凝藥品成本訊比較揉（左PA火C真為混凝劑）掠藥品名稱及用芳量糊（幣mg/燃L雞）繁PAC+PA獲M秋方案籮PAC+SF樣T棚方案位PAC(35拴0mg/L)碗PAM(5m舌g/L)搏PAC(35欣0mg/L)狡SFT(1m沿g/L)別單價（雄元捐/切噸）捏1800燙35000紋1800乳2000梳貼偽度酒騎0.630艦0.175罵0.630卷0.002的合計（春傷笑豆）究0.805沙0.632校由慰表董7榆可見，授用峽SF逼T混替殘代親PA瘡M懷，每處音理盾1辛噸廢水，可以漲節(jié)約藥品成軋本郵0.17勵3塵元。該宏達造耍紙廠每天廢水娛排放量疲為推3200m克3饑。僅此混凝藥倦品成本一項，省每天可節(jié)膀約司553.6浪0腫元，每年注按計30塑0浪天生產(chǎn)日計算戴，年節(jié)約藥品濕成本幅達捧16.60減8縫萬元，對于一酷個中小再生造悲紙廠來說，這成應(yīng)當(dāng)屬于一筆忘較為可觀的利館潤額了。禽SF揮T攔為什么可以替逃代蘆PA就M歐助凝呢？標根據(jù)混凝動力勾學(xué)中碰撞速率膠方程：袖[3]式中翅N擋0里—肉碰撞速率坡n隆嬌—赴顆粒數(shù)量濃度扛d染—飽參與絮凝過程憑的顆粒直徑燈G羞—匠雷速度梯度現(xiàn)碰撞速率與顆造粒物數(shù)量濃度賺的平方成正比辨，與參與絮凝扒過程的顆粒直舅徑的三次方成餃正比。險當(dāng)驗G純值保持不變，拍由于加入播的世PA委M烤是分子氧量純30煤0軋萬以上的有機標高分子物質(zhì)，你其展開長度可溝達瓜10鑰μ稠m居以上趁[4]鑄。辭Lame閱r怒認為，水中高榴分子物質(zhì)可以絲形成吸附架橋山，形筒成駐“卵膠抵粒竹—哈高分晝子掠—批膠爛粒成”位絮凝體，但是掩許保玖先生以佳構(gòu)成濁度的粘巖土顆粒為例，啄經(jīng)推算后指出稅：粘土顆粒表農(nóng)面吸附混凝劑頓水解膠體產(chǎn)物帶顆粒后，不會穴影響粘土的粒權(quán)度，因為兩者仍粒度相陣差張2護～乖3刊個數(shù)量級，未醫(yī)被吸附的即使腿聚集成更大的愉顆粒，也遠遠柿達不到所測定遠的粒度。驚故獸PA川M現(xiàn)在水中吸附膠動體的行為對粒丘度的影響類似剝于此。因此，障只有粘土顆粒垂才是決定水中房顆粒物數(shù)量濃灰度以及顆粒直教徑的因素。愿SF格T仔是經(jīng)過特殊加嫁工的無機礦物幣超細顆番粒，平均粒災(zāi)徑察12雹μ紋m艘，在幾何尺寸丈上，包與害PA妨M蜜同一數(shù)量級，神但單PA鑒M戲是一個二維長走鏈，憑而鍛SF賄T芝是一種三維球驗體，在提供顆救粒物空間直罪徑盟d蠢的三次因子和及數(shù)量濃薄度何n題的二次因子的瞞貢獻上另，星SF福T鴿比妥PA香M媽更為優(yōu)秀些。狐圖兄1延、延圖鄙2猾示出何了膝PAC+PA鵝M思組合詢與權(quán)PAC+SF寄T愚組合兩種混凝展絮體的掃描電盞鏡照片程（越×30付0惑倍）。貞圖伸3府、鞏圖自4醒示出咳了泰PFS+PA群M味組合鑼與快PFS+SF蘋T毅組合兩種混凝足絮體的掃描電頓鏡照片危（演×100拴0逼倍）。從絮凝扇體的幾何結(jié)構(gòu)之微形態(tài)學(xué)上對體比，也可以發(fā)油現(xiàn)，投令加屆PA管M珍形成的絮凝體浙結(jié)構(gòu)確實沒有彼投何加罷SF壘T魯形成的絮體結(jié)全構(gòu)均勻、密實病。這與上述碰捧撞速率理論的英討論結(jié)果吻合外。子圖任1PAC姻+PA比M迅絮凝亞體徑ES儀M程照片皆（甚×30鑒0跑）跪另外，根據(jù)表樣面絡(luò)合理論瘦[5]臣，滑石粉的化雪學(xué)式為山Mg告3鼓(啟Si辜4洽O固10頂)(OH)凈2宋，屬于層狀硅穗酸鹽澆圖管2PAC緣+SF章T旗絮凝錄體苗ES宜M標照片喪（蝕×30坊0高）別粘土礦類，其暑結(jié)構(gòu)為上下兩伍片硅氧四面體描晶片之間夾著提一片八面體晶赴片，猶如三明借治，上下兩個趣四面體的頂端般都指向中央，銷擁有大量的表壘面羥基，它們墾均可參與各種偏表面質(zhì)子遷移刷，配體交換及士絡(luò)合反應(yīng)，由題于表面絡(luò)合的搏作用，對廢水豈中的有機物配泳體吸附常發(fā)生餐于一定的絡(luò)合障位之上。聰圖綠3PFS擺+PA掠M息絮凝股體邀ES黎M鹽照片絡(luò)（釋×100什0稀）繞燃因此，由于超籠細滑石粉的表是面絡(luò)合吸附和道碰撞速率的共洽同貢獻，使踏得陪SF蔑T?？梢詧A滿替桃代辯PA況M既助凝，而且具緊有更好的助凝冶效果。結(jié)論謙4.1枝SF嚼T槐可以替飄代盟PA算M莖助凝，既可以按與仇PA受C宏又可以取與稈PF華S壟配合。而且其冷助凝效果要優(yōu)在于萄PA訂M全。動4.2哭用咳SF得T警作為再生造紙撈廢水混凝處