前 言
造纸工业废水排放量大，污染物浓度高。因此，解决造纸废水污染问题已受到全社会的普遍关注。混凝法适应性强，基建投资低，管理简单，是废水处理常用的方法。本文主要研究了常用的几种混凝剂主要是硫酸铝(AS)和聚合氯化铝(PAC)对竹浆中段废水的处理效果对比情况。
1 仪器与分析方法
1.1 仪器与试剂
仪器：MY3000-6A-2混凝试验搅拌仪
722-s可见光栅分光光度计
pHS-3C精密pH计
调节式万用电炉
BS210S分析天平
500mL全玻璃回流装置。
试剂：98%的浓硫酸，硫酸银，硫酸铝，硅藻土，蒸馏水，重铬酸钾标准液(K2Cr2O7=0.25mol/L)试亚铁灵指示液，硫酸亚铁胺标准液。
药品：固体聚合氯化铝，固体聚合氯化铁(PFC)，固体聚合硫酸铁铝(PAFS)，固体聚合氯化铝铁(PAFC)。
固体聚合氯化铝絮凝剂，为淡黄色固体，其氧化铝(Al2O3)的含量≥27.0%，盐基度在45.0%～85.0%之间，水不溶物的含量≤3.0%，1%水溶液的pH值在3.5～5.0之间。
以上所用药品均为分析纯级别。
实验用水为贵州赤天化纸业公司竹浆生产系统产生的中段废水。
1.2 分析内容与方法
1.2.1 分析内容
(1)研究聚合氯化铝对竹浆中段废水的絮凝效果，找出最佳加入量与最佳pH值，并讨论它们对聚合氯化铝絮凝效果的影响。
(2)比较聚合氯化铝和硫酸铝对竹浆中段废水的絮凝效果。
(3)比较聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝铁对竹浆中段废水的絮凝效果。
(4)通过试验，列表作图对比结果，得出结论。
1.2.2 分析方法(见表1)
1.3 竹浆中段废水水质分析
颜色：深褐色；pH：7.86；CODCr：415mg/L；浊度：436NTU
2.结果与讨论
2.1 PAC加入量对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取6份200mL水样于干净的烧杯中，各加入0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15gPAC絮凝剂，先以150r/min的搅拌强度作用1min，然后以50r/min的搅拌强度作用10min，在沉降20min的条件下，取上层清液，考察PAC加入量对CODCr、浊度去除率的影响，实验结果见表2、图1、图2。
通过以上图表可知，PAC絮凝剂的加入量对该水样的pH影响不大，其加入量应在400～600mg/L之间。此时，PAC絮凝剂对CODCr、浊度都有很好的处理效果。若加入量较少，则不能很好地使胶体脱稳，不足以将胶粒架桥联接起来，导致形成的絮体不够多，不能起到很好的吸附作用，絮凝效果不够理想。若偏多，则会使胶粒的吸附面均被无机PAC高分子覆盖，两胶粒接近时，就受到高分子之间的相互排斥而不能聚集，产生“胶体保护"作用，使絮凝效果下降，甚至重新稳定，即“再稳"。而由以上曲线可以看出，峰值出现在PAC加入量为500mg/L时。此时，效果最佳，CODCr去除率达70%，浊度去除率达82%。
因此确定PAC的最佳加入量为500mg/L。
2.2 pH值对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取6份200mL水样于干净的烧杯中，将各水样的pH值分别调节至5、6、7、8、9、10，然后各加入0.1gPAC絮凝剂，先以150r/min的搅拌强度作用1min，然后以50r/min的搅拌强度作用10min，在沉降20min的条件下，取上层清液，考察在最佳用量的情况下，不同pH值对CODCr、浊度去除率的影响，实验结果如表3、图3、图4所示。
在絮凝反应中，pH值的影响是非常大的，它对胶体表面电荷的电位，混凝剂的性质和作用等都有很大的影响。不同的混凝剂都有其最佳的混凝区域。pH值调整的恰当，就可以节约大量的药剂，降低成本，并且能够使絮凝作用发挥得完全，絮凝效果好；反之，pH值选择不恰当，轻者影响混凝效果，重者不能形成絮凝沉淀，甚至使已形成的絮凝体重新变成胶体溶液。
在实验过程中，可以看出：在pH为弱酸性即5.5的情况下，PAC对COD及浊度的去除率较高，随着pH的增高，去除率有所下降。因此确定PAC的最佳絮凝pH为5.5～6。
2.3 PAC、AS絮凝效果的对比实验
硫酸铝又称明矾，是水处理中较为常用的一种絮凝剂。无水硫酸铝为无色结晶，易溶于水。含水硫酸铝可带有6、10、16、18、27个结晶分子，常温下十八水合物较为稳定，为无色粉状或粉末晶体。本实验采用白色粒状Al2(SO4)3.18H2O结晶体。
2.3.1 AS最佳絮凝条件的确定及其与PAC絮凝效果的对比
按照PAC实验的步骤，进行同样的实验，我们得出AS的最佳加入量为1500mg/L，最佳絮凝pH值为6。在此最佳絮凝效果的情况下，AS对竹浆中段废水的处理效果达到：CODCr去除率达68.74%，浊度去除率达81.32%。与PAC絮凝效果进行对比，见表4。
通过对比可以看出，当AS的加入量为PAC加入量的三倍左右时，才可能达到与PAC相当的絮凝效果，即CODCr去除率达70%，浊度去除率达80%以上。
而且，在实验过程中发现它们所形成的絮体也有所不同：加入PAC后，形成絮体的速度快，絮体大而严实；加入AS后，形成絮体的速度慢，絮体不大，而且较为蓬松，过量投加后易使胶体产生再稳定现象，絮凝效果明显下降。
2.3.2 相同试验条件下PAC、AS絮凝效果的对比
分别取2份200mL水样于干净的烧杯中，各加入0.1gPAC、AS絮凝剂，以150r/min的搅拌速度作用10min，静置沉降20min，取上层清液，测定COD-Cr、浊度，计算去除率。结果见表5。
通过对比实验可以看出，当加入量相同且为PAC最佳加入量时，AS难以达到与PAC相同的絮凝效果，对CODCr的去除率只有PAC的70%左右，浊度去除率也不高。
硫酸铝对水中胶体颗粒物的絮凝过程分为吸附脱稳、沉淀型絮凝、吸附沉淀混合区和再稳定区等四个区域。当投加量较少时，铝盐的带正电的水解产物吸附在带负电的胶体表面，部分或全部中和胶体颗粒表面电荷，使胶体脱稳并相互碰撞粘结生长为大颗粒的絮凝过程。当投加量较多时，铝盐的各种水解产物包裹在水中胶体颗粒物表面，并通过这些水解物种连接胶体颗粒物形成较大的絮体，在絮体的沉降过程中卷扫水中其他胶体颗粒物后共同沉淀，即沉淀型絮凝。
当AS加入量为500mg/L时，AS的絮凝作用主要以吸附脱稳为主，使大部分胶体得到脱稳，脱稳后的胶体由于相互碰撞而得到聚合、絮凝。2.4 PAC、PFC、PAFS、PAFC絮凝效果的对比分别量取3份200mL竹浆中段水样于干净烧杯中，调节溶液pH值到6，分别加入0.1gPAC、PFS、PAFS絮凝剂，以150r/min转速搅拌10min，静置沉降20min，取上层清液，测定CODCr、浊度。所得结果见表6。
通过对比实验可以看出，单一型铝、铁高分子絮凝剂在对竹浆中段废水的处理效果相当，具体表现在对CODCr、浊度的去除率相差无几。而复合型絮凝剂则表现出了更为良好的絮凝效果，CODCr、浊度的去除率分别达到了80%、90%以上。
3.结 语
(1)以PAC为絮凝剂，对水样处理进行了工艺参数优化试验，得出了实验最佳工艺条件：PAC最佳投加质量浓度为500mg/L，絮凝pH值为5.5～6，絮凝搅拌强度和作用时间分别为150r/min和10min，沉降时间为20min。
(2)通过试验，PAC的加入量是其絮凝效果的决定因素，而水质pH的变化也对絮凝效果的影响较大。
(3)通过PAC与AS絮凝实验的对比，聚铝PAC絮凝剂的性能要明显优于单分子铝AS。
