印染行業廢水處理一直是化工行業廢水處理的熱點問題〔1-2〕?在眾多的染料廢水脫色處理方法中,絮凝法因其投資費用低?設備占地少?處理量大?脫色率高而得到廣泛應用?常用的絮凝劑有硫酸亞鐵?三氯化鐵?硫酸鋁?聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PES)等?鋁鹽?鐵鹽絮凝劑對憎水性染料脫色效果較好,但對酸性?活性染料等含有偶氮鍵及多個磺酸基團水溶性染料脫色效果較差〔3-6〕?張顯球等〔7〕對采用鎂鐵復合絮凝劑處理印染廢水進行了研究, 結果表明其COD 去除率不高?筆者針對某企業的活性染料廢水采用石灰-硫酸鎂復合絮凝劑進行處理,系統考察了溶液pH?絮凝劑用量等對染料廢水的脫色率及COD 去除率的影響?

　　1 實驗部分

　　1.1 廢水水質

　　含鹽染料廢水: 取自工廠膜分離車間,pH=6.8,色度2 000 倍,COD 為896 mg/L,NaCl?Na2SO4質量濃度分別為0.9?3.4 g/L, 活性黑染料質量濃度100mg/L?

　　1.2 試劑與儀器

　　試劑:七水合硫酸鎂,鄭州化學試劑二廠,分析純;氧化鈣?氫氧化鈉,北京化工廠,分析純?

　　儀器:電子天平,AB204-N,梅特勒-托利儀器有限公司;pH 酸度計,pH211 型, 意大利哈納公司;UV2540 紫外-可見分光光度計,日本島津公司?

　　1.3 實驗方法

　　取染料廢水100 mL, 加入NaOH 調pH 至堿性, 在磁力攪拌下加入一定量的CaO 粉末待其完全溶解分散均勻后加入一定量的MgSO4·7H2O,攪拌一定時間后靜置待溶液分層后取上層清液,在紫外分光光度計上測定其在600 nm 下的吸光度,考慮到介質的pH 可能對染料分子的結構有影響,在測吸光度前把處理后的染料液調至處理前的pH,根據吸光度的變化計算脫色率;以重鉻酸鉀法測定溶液COD, 并根據COD 的變化計算COD 去除率?

　　2 結果與討論

　　2.1 CaO 投加量對廢水處理效果的影響

　　調節廢水pH=13, 單獨使用CaO 為絮凝沉淀劑,CaO 投加量對脫色率和COD 去除率的影響如圖1 所示?

?　　由圖1 可知,隨著CaO 投加量的增大,染料的脫色率增大?這是因為CaO 加入溶液中形成Ca(OH)2,Ca(OH)2沉淀過程中吸附染料分子一起形成絮凝體, 經過一定時間的沉降使溶液中染料含量降低?但當CaO 投加量增大到一定程度后,繼續增大投加量,Ca(OH)2對染料的吸附作用變化不再明顯?根據本實驗結果,將CaO 投加質量濃度控制在2.0 g/L 即可?總體而言,使用CaO 作為絮凝沉淀劑的效果并不理想?

　　2.2 MgSO4·7H2O 投加量對廢水處理效果的影響

　　調節廢水pH=13, 單獨使用MgSO4·7H2O 為絮凝沉淀劑,MgSO4·7H2O 投加量對脫色率和COD 去除率的影響見圖2?

?　　由圖2 可知, 開始時對染料廢水的脫色率隨MgSO4·7H2O 投加量的增大而迅速提高, 當MgSO4·7H2O 投加質量濃度達到1.2 g/L 時, 脫色率達到93%,COD 去除率達到84%?此后繼續增大MgSO4·7H2O 投加量,脫色率及COD 去除率增加不大,但此時沉淀顆粒較小,沉降速度較慢;同時由于投加量增大會導致處理成本及沉淀量增加, 綜合考慮硫酸鎂的投加質量濃度選擇1.2 g/L?比較圖1 和圖2 可知,鈣鹽?鎂鹽作為絮凝沉淀劑的變化規律一致,但鎂鹽作為絮凝沉淀劑的效果要優于鈣鹽的效果, 其原因在于Mg(OH)2沉淀過程中吸附染料分子形成絮凝體的能力要強于Ca(OH)2?

　　2.3 CaO 與MgSO4·7H2O的協同效應

　　調節廢水pH=13, 固定MgSO4·7H2O 投加質量濃度為1.2 g/L, 改變CaO 投加量, 考察CaO 與MgSO4·7H2O 共同作用的結果,見圖3?

?　　由圖3可知, 當MgSO4·7H2O 投加質量濃度為1.2 g/L 時,隨著CaO 投加量減小,染料的脫色率及COD 去除率均呈先增后減的變化趨勢?在CaO 為0.6 g/L, 即m(MgSO4·7H2O)∶m(CaO)=2∶1 時廢水處理效果最好, 此時廢水的脫色率達99%,COD 去除率達95%以上; 并且絮凝吸附后沉降時間由2 h 降至20 min, 沉降速度明顯加快?可以認為,CaO 與MgSO4·7H2O 的協同效應優于單一種物質的作用?

　　2.4 pH 對絮凝效果的影響

　　實驗進一步考察了使用CaO-MgSO4·7H2O 復合絮凝劑處理該染料廢水時pH 的變化對處理效果的影響,結果見圖4?

?　　由圖4 可知, 采用CaO 與MgSO4·7H2O 作為絮凝沉淀劑,隨著染料廢水pH 增大,該復合絮凝劑對染料廢水的脫色率和COD 去除率逐漸增大?但在pH<11 的情況下,處理效果很差,只有在pH>12 時處理效果才較好?當pH=13 時,投加MgSO4·7H2O 1.2g/L?CaO 0.6 g/L,絮凝沉降20~30 min 后,染料廢水的脫色率可以達到99%,COD 去除率可以達到95%?

　　2.5 重復實驗結果

　　在pH=13,加入CaO 0.6 g/L?MgSO4·7H2O 1.2 g/L的條件下,進行了多次重復實驗,結果都較好,廢水的脫色率均在99%以上,COD 可以降至25 mg/L 以下,經廢酸中和調整溶液pH 到中性,可以達到國家《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一類水質對染料工業廢水色度和COD 的要求?具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。

　　3 結論

　　對于活性黑廢水,采用CaO-MgSO4·7H2O 復合絮凝劑的效果優于兩種物質單獨使用; 廢水pH 的控制非常重要, 在pH<11 的情況下,COD 和色度的脫除效果均很差?優化的工藝條件為:在pH=13 的條件下, 投加MgSO4·7H2O 1.2 g/L?CaO 0.6 g/L 即m(MgSO4·7H2O)∶m(CaO)=2∶1 為佳?此時,廢水脫色率達到99%,COD 去除率達到95%,COD 降至25mg/L 以下,達到國家《污水綜合排放標準》一類水質要求?而且CaO?MgSO4·7H2O 原料均廉價易得,使得廢水處理成本大大降低, 在工業廢水處理中有廣闊的應用前景?