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科學實驗粉煤灰混凝劑預處理印染廢水的試驗研究李磊，趙玉明（南京大學環境學院污染控制與資源化研究國家重點實驗室210093）熱時間、反應溫度等對印染廢水預處理效果的影響，得出制備混凝劑最佳工藝方案。通過正交實驗，用最佳混凝劑預處理印染廢水，找出混凝劑投量、廢水pH值、攪拌時間及靜置時間等最佳參數，探索一條以廢治廢的可行方法。 印染廢水在我國工業廢水中所占比例較大，而其有機物含量高、成分復雜、色度深、呈堿性、水質變化大、廢水量大，則成為極難處理的工業廢水之一。據統計，我國印染業年排廢水約6.億噸，占整個紡織工業廢水排放量的80%與其他行業相比，耗水量大，污染嚴重，治理十分迫切。 本文通過試驗制備出粉煤灰混凝劑，進而對印染廢水進行預處理實驗，分別從COD去除率、沉降速率、沉積物體積等幾個方面，考察混凝劑的處理效果及工業化應用的可能性。 1粉煤灰混凝劑的制備所用粉煤灰為南京某熱電廠的除塵干灰。粉煤灰混凝劑是用粉煤灰、稀硫酸及氯化鈉經加熱攪拌制得的復鹽型無機物。粉煤灰的主要成分為Si2Al23，其中的Al主要存在于莫來石中，而莫來石在形成過程被玻璃體包裹，玻璃體的聚合度很高，結構致密，表面穩定，酸溶性較差，需加入少量氯化鈉打開Si―Al鍵。與此同時，稀硫酸將粉煤灰致密體中的鋁、鐵等具備絮凝效果的元素浸出。粉煤灰混凝劑的主要成分水的機理包括：（）混凝作用。高價正電荷的Al3+及Fe（OH）在適宜pH值條件下形成Al（OH）及Fe（OH）3絮狀沉淀，能將廢水中的染料分子交聯沉積從而降低廢水的COD和色度。（2）物理吸附作用。粉煤灰在較高溫度下浸提后，表面更加粗糙，比表面積顯著加，表面價鍵的不飽和性加上所存在的大量含氧基團，使其對有機物有較強的吸附能力，能吸附去除染料分子。（3）助凝作用。粉煤灰本身呈堿性，對氫氧化鐵和氫氧化鋁膠體形成有利。另外，其中的聚硅酸大分子具有較強的吸附架橋和網捕能力，能使難溶化合物及細小顆粒從水中分離出來。試驗中我們考察了不同粉煤灰粒度、不同硫酸用量、不同反應時間及不同反應溫度等條件下制取的混凝劑對印染廢水COD去除率的影響，用L9G4）正交實驗并作了極差分析。 11.5g，所用稀硫酸濃度為30%（體積百分比）。反應因子水平表見表1.表1反應因子水平表水平粉煤灰粒度/目加酸量/ml加熱溫度/°c反應時間/h水平1水平2水平3不過篩按表1制備9種粉煤灰混凝劑，每種混凝劑各取2g各加入100ml印染廢水，慢速攪拌5分鐘后過濾，取上清液測定COD去除率。實驗結果見表2.根據正交實驗原理，極差數值越大，對實驗結果的影響越顯著，極差數值越小，對實驗結果的影響不顯著。從表2可知，本實驗的影響因子排序為：混凝劑粒度影響最大，其次為稀硫酸用量，再次為制備混凝科學實驗劑的反應時間，最不明顯的因素為加熱溫度。由此得出最佳工藝參數：粉煤灰粒度180目硫酸用量30ml，加熱溫度100C反應時間2h.9次實驗中，第8次CO去除率最大，最接近上述工藝參數，即粉煤灰粒度180目、硫酸用量30ml、加熱60°C、反應2h.表2正交實驗結果及分析編號粉煤灰粒度/目加酸量加熱溫度廠C反應時間/h除率/%不過篩2用粉煤灰混凝劑處理印染廢水選用效果最好的混凝劑處理印染廢水。分別取100ml廢水于錐形瓶中，將pH值調至一定，再加入一定量的粉煤灰混凝劑，攪拌、靜置后過濾，取上清液分析。分別考察混凝劑投加量、廢水pH值、攪拌時間及靜置時間對COD去除率、沉降速率、沉降體積的影響。反應因子水平見表3正交實驗結果見表4.表3反應因子水平表水混凝劑投廢水攪拌時間靜置時間平加量/g pH值由表4可知，優選的工藝條件為：混凝劑4g、廢水pH值5或9、攪拌時間5分鐘、靜置時間20分鐘。 影響因子排序（從大到小）為：攪拌時間、靜置時間、廢水pH值、混凝劑投量。實驗結果以第6次最好，其工藝參數最接近理論值，即攪拌時間5分鐘，靜置時間20分鐘，廢水pH值7，混凝劑投量1g.分析6次廢水處理實驗，繪出30min內沉積物高度與時間的曲線圖（）表4正交實驗結果編號投加量廢水pH值攪拌時間靜置時間去除率/%沉降曲線由可知，在20min內沉積物基本上沉降完全，上清液明顯變清。這主要是粉煤灰中未溶固體起到了加速沉降的作用。20min內沉積物的體積為2.67ml，上清液為97.33ml.分析測試沉積物的干重為1.02g.處理1噸廢水產生的污泥量僅10.2千克。 3處理費用對比目前預處理印染廢水所用無機混凝劑售價格為聚合硫酸鐵800~1000元/噸，聚合氯化鋁900元/噸，本試驗所用混凝劑最高不超過100元/噸，每噸廢水處理成本約0.1元，是其它無機混凝劑的10%~20%. 4結論用粉煤灰、稀硫酸及少量氯化鈉制備的混凝劑預處理印染廢水，COD去除率達70以上，具有沉速快、污泥量小等優點。粉煤灰混凝劑制備的最優工藝參數為：粉煤灰粒度180目、100ml廢水加硫酸10ml、加熱溫度60°C、反應時間2h.用自制混凝劑處理廢水的最優工藝參數為：攪拌時間5分鐘、靜置時間20分鐘、廢水pH值7、混凝劑投加量1g.所用混凝劑原料為工業廢物，成本低，對印染廢水進行工業化預處理，能大幅度降低處理費用，達到保護環境的目的。
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