印染行業(yè)用水量大 、 回用率低 、 水資源浪費嚴(yán)重，深度處理印染廢水并進(jìn)行回用 ，不僅可節(jié)約大量新鮮水，還能直接減少廢水排放量，對促進(jìn)印染行業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義 〔1〕。 近年來混凝劑被廣泛用于印染廢水處理中 〔2〕。 雙氰胺脫色劑是一種陽離子甲醛雙氰胺樹脂縮聚物，集脫色、 去除 CODCr 等功能于一體。 其脫色機(jī)理是高密度陽離子基團(tuán)與廢水中染料分子的磺酸基 、 羧酸基等陰離子基團(tuán)相結(jié)合形成疏水性難溶鹽并從水中分離出來 ，從而達(dá)到脫色目的 。 雙氰胺脫色劑與 PAC 復(fù)配使用可以提高絮體沉降性能 ，彌補(bǔ)有機(jī)高分子混凝劑單獨使用時絮體沉降性能欠佳的不足 ，強(qiáng)化混凝效果 。 筆者以山東某家紡企業(yè)的印染廢水 二級處理出水為研究對象 ，以色度 、CODCr、UV254 去除率作為主要考察指標(biāo) ，將雙氰胺脫色劑與聚合氯化鋁(PAC)復(fù)配使用進(jìn)行強(qiáng)化混凝試驗。
1 試驗部分
1.1 試驗水質(zhì)
試 驗 所 用 污 水 系 某 印 染 廠 生 化 處 理 尾 水 ，其 CODCr 為 200~300 mg/L，pH 為 8.0~8.5，色度為 1 800~ 2 000 度，UV254 為 4.2~4.3 cm-1。
1.2 材料及儀器
材料： PAC，Al2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 8%~10%，武漢銀河化工精細(xì)有限公司 ; 雙氰胺脫色劑，無色或淡黃色透明黏稠液體，固含量 ≥ 50%，鞏義市濰瀾水電設(shè)備材料廠。
儀器： UV1201 型紫外分光光度計 ，北京瑞利分析儀器公司 ; Sarter 3C pH 計，奧豪斯儀器有限公司 ; MY3000-6A 型混凝試驗攪拌儀，武漢市梅宇儀器有限公司 。
1.3 混凝實驗
混凝實驗燒杯中加入 1 L 水樣 ( 水溫為 25 ℃ )，置于混凝試驗攪拌儀中 ，投加不同劑量的 PAC 和雙氰胺脫色 劑 ，在 200 r/min 轉(zhuǎn) 速 下 快 速 攪 拌 30 s，再 以 45 r/min 慢速攪拌 10 min，靜置沉降 15 min，從取樣口小心取樣，測定上清液的 CODCr、 色度及 UV254。
1.4 分析方法
CODCr 采用重鉻酸鉀法測定 ，UV254 采用紫外分光光度法測定 ，色度用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法測定 。
2 結(jié)果及分析
2.1 復(fù)配混凝劑投加量的確定
首先確定 PAC 的比較佳投加量，結(jié)果見圖 1 。
圖 1 PAC 比較佳投加量的確定
由圖 1 可見 ： CODCr 去除率隨 PAC 投加量的增加而提高，當(dāng) PAC 投加量 >87.5 mg/L 后 ，CODCr 去除率下降。 原因是鋁鹽投加量超過一定限度時產(chǎn)生了 “ 膠 體 保 護(hù) ” 作 用 ，使 脫 穩(wěn) 膠 粒 被 包 卷 而 重 新 穩(wěn) 定( 也稱“再穩(wěn)”現(xiàn)象 ) 〔3〕，導(dǎo)致 CODCr 去除率下降 。 而脫色率和 UV254 去除率則隨 PAC 投加量的增加持續(xù)升高，這可能與廢水中復(fù)雜的染料性質(zhì)有關(guān)。 當(dāng)PAC 投 加 量 為 87.5 mg/L 時 ，CODCr 去 除 率 出 現(xiàn) 峰 值(33.51% )，脫 色 率 、UV254 去 除 率 也 較 高 ( 分 別 為 31.95%、26.92%)，所以 PAC 比較佳投加量為 87.5 mg/L。
在快速攪拌速度為 200 r/min，攪拌 30 s，慢速攪拌速度為 45 r/min，攪拌 10 min，同時投加 PAC 和雙氰胺脫色劑 (PAC 投加量 87.5 mg/L) 的條件下 ，考察雙氰胺脫色劑的比較佳投加量，結(jié)果見圖 2。
圖 2 PAC 雙氰胺脫色劑比較佳投加量的確定
圖 2 表明 ： 脫色率 、CODCr 去除率和 UV254 去除率隨雙氰胺脫色劑投加量的增加而提高 ，當(dāng)其投加量為 0.12 mL/L 時 ，混凝效果明顯改善 ，其 CODCr 去除率 、 脫色率和 UV254 去除率相對于未添加雙氰胺脫色劑時分別 提高了 20%、40%、10%; 當(dāng)雙氰胺脫色 劑 投 加 量 超 過 0.12 mL/L 后 ，CODCr 去 除 率 和 UV254 去除率下降，脫色率繼續(xù)升高并趨于平緩。 雙氰胺脫色劑用量越大，對印染廢水的脫色率越高，這是由于雙氰胺脫色劑作為有機(jī)聚合電解質(zhì)在水中具有電中和 、 吸附、 卷掃作用 〔4, 5〕。 另外 ，活性染料分子含有的 —SO3-、—COO-也能與陽離子型的雙氰胺脫色劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成大分子物質(zhì)從而脫穩(wěn)混凝分離出來 〔6〕。 綜合考慮 CODCr 和 UV254 的去除效果 ，確定雙氰胺脫色劑的比較佳投加量為 0.12 mL/L。
綜上，PAC 與雙氰胺脫色劑復(fù)配使用時的去除效果較單獨投加 PAC 的效果好 ，比較佳復(fù)合配比為 0.12 mL/L 雙氰胺脫色劑+87.5 mg/L PAC。
2.2 投加方式對混凝效果的影響
在比較佳復(fù)合配比 (0.12 mL/L 雙氰胺脫色劑 + 87.5 mg/L PAC)、 慢速攪拌 (45 r/min，攪拌 10 min)下 ，研究了投加方式對污染物去除效果的影響 。 試驗采用 3 種投加方式：(1 ) 先投加 PAC，以 200 r/min 攪拌 30 s，再加雙氰胺脫色劑攪拌 30 s;(2) 先投加雙氰胺脫色劑 ，以 200 r/min 攪拌 30 s，再加入 PAC 攪拌 30 s;(3) 同時投加 PAC 與雙氰胺脫色劑 ，于200 r/min 快速攪拌 30 s。 由試驗結(jié)果可知 ，方式 1 、 方式3 對 CODCr 的去除效果比較好 ( 去 除 率 分 別 為 54.64% 、 59.99%)，方式 2 比較差( 去除率為 46.72%)，據(jù)此后續(xù)試驗采用 PAC 與雙氰胺脫色劑同步投加方式。
2.3 pH 對混凝效果的影響
用質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 10% 的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水樣 pH，按比較佳復(fù)合配比和比較佳投加方式進(jìn)行混凝試驗，結(jié)果見圖 3。 由圖 3可見，該復(fù)合混凝劑對 pH 的適應(yīng)性較強(qiáng) 。 pH=3 ~9 時去除污染物效果比較明顯 ，CODCr 去除率為 42%~53% ，脫色率為 68%~78%，UV254 去除率為 41%~47%(pH 在 3~7 時基本維持穩(wěn)定且略有上升趨勢 ，pH 在 7~9 時處理效果略有下降)，pH >9 后明顯下降。 原因在于堿度太高使得鋁鹽更多轉(zhuǎn)化為 Al(OH)3 膠體 、〔Al(OH)4〕-、〔Al(OH)5〕2-等 ，這些水解產(chǎn)物帶負(fù)電或 不帶電荷 ，不能與負(fù)電性的染料膠粒表面發(fā)生電中和作用 ，且吸附架橋作用減弱 ，混凝效果不好 〔7〕; 此外 pH 增大，復(fù)合混凝劑的荷正電率會降低 〔8〕，不利于與染料形成締合物 〔9〕。 綜上所述，pH 為 7 時混凝效果比較佳，弱酸性效果好于弱堿性。
圖 3 pH 對混凝效果的影響
2.4 攪拌方式對混凝效果的影響
以 CODCr 去除率為考察指標(biāo)，選取快速攪拌速度 (A )、 快 速 攪 拌 時 間 (B)、 慢 速 攪 拌 速 度 (C)、 慢速攪拌時間 (D) 為影響因素 ，進(jìn)行四因素三水平的 L9(34)正交試驗。 因素水平的選取參考了前期單因素試驗的結(jié)果，各因素水平見表 1 ，試驗結(jié)果見表 2。
根據(jù)表 2 可知 ： 各因素對混凝效果的影響 順序為 A >C>B>D。 水平優(yōu)選組合為 A1B1C2D2，相應(yīng)的 G 值為 27.05 s-1，GT 值為 1.62×104。
整體來看，在當(dāng)前試驗條件下攪拌方式對CODCr 的去除效果影響不大。為節(jié)省動力費用，比較佳攪拌方式選擇快速攪拌速度 200 r/min，攪拌 30 s，慢速攪拌速度 45 r/min，攪拌 10 min。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
(1 ) 復(fù) 合 混 凝 劑 的 比較 佳 復(fù) 合 配 比 為 0.12 mL/L 雙氰胺脫色劑+87.5 mg/L PAC，在 pH=7 下同時投加 PAC 和雙氰胺脫色劑,以 200 r/min 快速攪拌 30 s，再以 45 r/min 慢速攪拌 10 min，沉淀 45 min，混凝處理后 CODCr 去除率、 脫色率 、UV254 去除率分別達(dá)到 57.70%、74.73%、36.50%。
(2) 攪拌時各因素對混凝效果的影響依次為： 快速攪拌速度>慢速攪拌速度>快速攪拌時間>慢速攪拌時間 ; 比較佳攪拌方式為 ： 快速攪拌速度 200 r/min，慢速攪拌速度 45 r/min，快速攪拌時間 30 s，慢速攪拌時間 10 min。
(3) 復(fù)合混凝劑處理可作為印染廢水深度 處理的預(yù)處理工藝 ，降低難生物降解的大分子有機(jī)化合物濃度，有效減少后續(xù)處理工藝的污染物負(fù)荷 。
