随着造纸废水排放标准的日趋严格，造纸行业面 临着越来越严峻的环保问题和经济问题。造纸废水的混凝沉淀处理法因其投资小、占地少、处理快及适于 间歇处理等优点，日益受到中、小型造纸企业的青睐[1-2]。
本实验采用正交实验，着重对聚合氯化铁 (PFC)、聚合氯化铝(PAC)、聚铁硅(PFCSi)和 聚铝硅(PACSi)等4种无机高分子絮凝剂在处理造 纸综合废水时的处理效果和条件进行比较，从而为造 纸废水处理过程中絮凝剂的选取提供依据。
1 实 验
1.1 试剂及仪器
聚合氯化铁(PFC)：工业品，黑色透明液体；
聚合氯化铝(PAC)：工业品，淡黄色粉末状颗粒；PFCSi、PACS：i自制。
721分光光度计； DBJ-621型定时变速搅拌机；
pHS22C酸度计； HI93727色度仪； CODCr快速测 定仪。
1.2 造纸综合废水的处理
1.2.1 废水水质分析
本实验所用废水取自西安某造纸厂，该造纸厂以 稻麦草为原料，采用碱法制浆，废水水质分析见 表1。
1.2.2 造纸综合废水的处理
取500 mL造纸废水放入1000 mL烧杯中，加入 一定量的絮凝剂(PFCSi、PACSi、PFC、PAC)，于 一定温度下，以200 r/min的速度搅拌2min，再调节 转速为100 r/min搅拌10 min，静置一定时间，取距 液面25 mm处的上清液分析水质。
1.2.3 造纸综合废水处理工艺的优化
本实验选取每个絮凝剂用量、初始pH值、温度 及误差作为考察因素，每因素取3水平，每个絮凝剂 进行L9(34)正交实验。以CODCr的去除率为评价指标 进行极差分析，并确定最佳工艺条件。表2为因素与 水平表，表3为正交实验安排。
2 结果与讨论
2.1 絮凝剂对SS、色度和CODCr去除率的比较
4种不同絮凝剂对SS、色度和CODCr去除率的比 较分别见表4～表6。从表4和表5可看出： 4种絮凝 剂对SS和色度的去除率大部分在85%以上，说明这 4种絮凝剂均具有很好的吸附架桥和电中和作用，可 以将废水中的绝大部分悬浮物和胶体物质除去。从表6可看出4种絮凝剂对CODCr的去除率有较大的差别。
2.2 正交实验结果分析
由于4种絮凝剂对废水色度和SS的去除率均较 高，所以正交实验分析中，仅以CODCr的去除率为主 要考察指标对絮凝剂的效果进行评价，正交实验结果 及分析见表7。
2.2.1 PFC处理结果分析
从表7可以看出，PFC作为絮凝剂，各因素对 CODCr去除率的影响大小顺序为：用量>温度>pH 值>误差，误差对处理效果影响不大，可以忽略。随着PFC用量的增加，CODCr的去除率先增加后 减小，最佳用量为180 mg/L。这是因为刚开始投加 絮凝剂时，絮凝剂水解形成高价正离子，压迫废水中 的胶体双电层，使胶粒表面电位降低，微粒间的斥力 下降，废水中的胶体通过吸附架桥作用团聚在一起从 而沉降；随着絮凝剂用量的增加，胶粒表面电位逐渐降到零，此时废水中的胶体产生快速絮凝；继续投加 絮凝剂，胶粒表面会吸附反电荷，使表面电位重新上 升，斥力增加，絮凝效果变差。
温度对CODCr去除率的影响排在第2位，说明 PFC对温度较为敏感，升高温度可提高处理效果。pH值最优值为8，即废水不调pH值时较好，这 一点对工程实际来说非常重要，它不仅使处理流程变 得简单，易于操作，而且还节省了运行费用。
2.2.2 PAC处理结果分析
从表7可以看出，PAC作为絮凝剂，各因素对 CODCr去除率的影响大小为：用量>pH值>温度>误 差，温度与误差对处理效果的影响不大，可以忽略。PAC的最佳用量为120 mg/L，pH值最佳为10，可能是因为PAC的用量过高，只有高pH值才能中和 水解时产生的大量H+；温度对处理效果的影响不 是很大，这一点对于北方地区废水的实际处理过程是 很有利的。
2.2.3 PFCSi处理结果分析
从表7可以看出，PFCSi作为絮凝剂，各因素对 CODCr去除率的影响大小为：温度>用量>误差>pH 值。pH值对处理效果影响不大，可以忽略。PFCSi为絮凝剂的最佳实验条件为：用量 30 mg/L，温度35℃。
2.2.4 PACSi处理结果分析
从表7可以看出，PACSi作为絮凝剂，各因素对 CODCr去除率的影响大小为：用量>温度>误差>pH 值，同样，pH值对处理效果影响不大，可以忽略。PACSi为絮凝剂的最佳用量为40 mg/L，远小于 PAC的用量，这个结果与实际废水处理过程中发现 的PACSi比传统絮凝剂形成的矾花大，沉降速度快 是一致的。
2.2.5 正交实验结果的验证
按上述实验结果进行验证性实验，实验结果表 明，4种絮凝剂在正交综合寻优所得出的最佳絮凝条 件下对造纸综合废水的CODCr均有各自的最佳去除 率，其中PFC为65.6%，PAC为52.4%，PFCSi为 62.8%，PACSi为81.8%。
2.2.6 4种絮凝剂效果比较
(1)在相近的处理效果下，PFCSi、PACSi的用 量分别是PFC和PAC的16.7%和33.3%，这充分 说明了PFCSi和PACSi这2种无机高分子絮凝剂比 传统的无机絮凝剂性能更优异。聚硅金属盐类特殊 的高效絮凝能力是由于硅的加入与聚铝、聚铁中的铁、铝水解形态发生再聚合，特别是由于聚硅酸的阴性可强烈地与聚铁、聚铝的阳性相吸，硅酸离子 进而取代低聚体中的氢氧根离子，使铝和铁的有效 成分增加所致。
(2)PFCSi、PACSi的处理效果好，且用量小，但对温度的变化比较敏感，高温时处理效果更好。所 以在实际应用中，夏季时选择PFCSi和PACS，i可在 节约成本的情况下达到好的处理效果。
(3)絮凝过程是胶体颗粒与大分子相互靠近、吸附并形成网状结构的过程，大分子与胶体颗粒的表 面电荷对絮凝效果有很重要的影响。体系pH值的改 变直接影响着絮凝剂大分子和胶体颗粒的表面电荷性 质和形态结构，从而影响它们之间的靠近和吸附行 为，即影响絮凝活性。PFC和PAC对pH值比较敏 感，处理过程中要注意pH值对效果的影响；而PFC- Si和PACSi对pH值不敏感，处理废水时，不必调节 废水的pH值，这对废水的实际处理过程非常重要。
3 结 论
3.1 对4种絮凝剂(聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚铁 硅和聚铝硅)处理造纸综合废水的工艺条件进行了初 探，并得到了不同絮凝剂处理的最佳工艺条件；发现4 种絮凝剂对造纸综合废水色度和SS的去除率都较高，无明显差别，但对CODCr的去除率却有较大的差别。
3.2 综合比较4种絮凝剂，在相近的处理效果下，聚 铁硅、聚铝硅的用量分别是聚合氯化铁和聚合氯化铝 的16.7%和33.3%，CODCr去除率也相对较高，且对 pH值的变化不是很敏感，这说明聚铁硅和聚铝硅絮凝 效果优于单纯的聚合氯化铁和聚合氯化铝。在废水的实际处理过程中，若CODCr去除率要求不高，可选用 聚铁硅；若CODCr去除率要求高，则可选择聚铝硅。
