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廢紙漿對外汇配资處理低濁水的助凝效果研究

發布時間:2018-10-14 出自:外汇配资 已被浏覽:251 次

摘要:以廢紙漿为助凝劑,通過混凝沉澱燒杯實验研究其對外汇配资(PAC)的助凝效果及處理低濁水的适應性。 結果表明,當原水濁度为21.8 NTU,PAC 投加量为10 mg/L 時,适宜的廢紙漿投加量为20 mg/L,處理後出水濁度为 2.89 NTU,相比單獨使用PAC 的出水濁度降低47%。廢紙漿宜在快速攪拌前投加,并采用100 r/min 的速度進行中 速攪拌,其對較高濁度和弱堿性的低濁水有更好的助凝效果。廢紙漿的使用能夠提高濁度去除率,降低CODMn 和鋁、 鐵含量,且出水的多數水質指标已能滿足GB 5749-2006 要求,可以作为一種高效、安全、多功能的淨水助凝劑。

低濁水處理是自来水廠的難題。增大加藥量 能夠提高處理效果,同時也會産生金屬離子超标等 問題,采用新型絮凝劑的處理效果雖然優于傳統藥 劑,但又成本較高和存在二次污染等原因導致應用 受限。相比之下,添加助凝劑的方法則更加簡單高 效,例如以矽藻土和活化矽酸等作为助凝劑能夠大 幅提高外汇配资(PAC)對低濁水的處理效果。

廢紙漿是廢紙回收後加工再生的紙纖維,産量 正逐年增加。但其多用于生産低端紙品,因而一些 学者将廢紙應用于制備吸附劑、吸水樹脂和複合材 料等,以實現高值化利用。本研究以自制的廢紙漿 纖維懸浮液作为助凝劑使用,研究其對PAC 的助凝 效果及處理低濁水的适應性,以期为解決低濁水處 理問題提供參考,也为拓寬廢紙漿應用領域開拓新 思路。

1 實验部分

1.1 材料與儀器

廢紙漿采用回收的蛋托经濕式攪拌疏解後配制 成質量濃度10 g/L的纖維懸浮液使用。水樣取自廈 門某大学校區内地表水,其濁度为4.84~26.6 NTU, 溫度为17~18℃,耗氧量为2.89~3.32 mg/L,pH 为 7.5~8.5。所用PAC 为飲用水級,加水配制成質量濃 度5 g/L的藥液。

所用的儀器包括JJ-4A 六聯數顯同步電动攪拌器、SGZ-2P 微機濁度儀、JRM-01濕式破碎機、PHS- 25pH 計、BSA224s 分析天平、UV1100 紫外可見分 光光度計等。

1.2 實验方法

取若幹個燒杯分别加入一定量的原水,置于六 聯電动攪拌器上,加入一定量的PAC 和廢紙漿,依 次以300 r/min 的轉速攪拌1 min,150 r/min 的速攪 拌6 min,50 r/min 的轉速攪拌9 min,攪拌完成後靜 置沉澱20 min,取上層清液測定濁度、耗氧量、餘鋁 含量等指标,計算濁度去除率。

濁度采用微機濁度儀測定,其他水質指标均采 用GB/T 5750.6-2006 中的檢測方法。

2 結果與讨論

2.1 廢紙漿投加量的影響

當原水濁度为21.8 NTU,研究單獨使用PAC 時,PAC 投加量對混凝沉澱處理效果的影響,結果 如表1 所示。

表1 PAC投加量對濁度處理效果的影響
投加量/(mg·L-1) 10 20 30 40 50 60
濁度/NTU 5.48 3.49 2.58 2.35 12.2 12.6

 

由表1 可知,随着PAC 投加量的增加,濁度呈先 減小後增大的趨勢,當投加量为40 mg/L 時,濁度最 低,为2.35 NTU,而後繼續增大投加量,由于加藥量過大導致膠體再穩定,使得濁度處理效果反而變差。 为減少PAC 的投加量并體現廢紙漿對PAC 的 助凝效果,選擇PAC 投加量为10 mg/L,在相同實 验條件下研究廢紙漿與PAC 配合使用時,廢紙漿投 加量對混凝沉澱處理效果的影響,結果如表2 所示。

表2 廢紙漿投加量對濁度處理效果的影響
投加量/(mg·L-1) 0 10 20 30 40 50
濁度/NTU 5.48 3.70 2.89 2.59 2.78 4.04

 

由表2 可知見,随着廢紙漿投加量的增加,濁度呈先減小後增大的趨勢,當廢紙漿投加量为20 mg/L,相應濁度为2.89 NTU,相比單獨使用PAC 的 出水濁度(5.48 NTU) 降低47%;當投加量为30 mg/L時,濁度最低,为2.59NTU,與單獨使用30 mg/L PAC 的處理效果相當( 相應濁度为2.58 NTU),而後繼續增大投加量,濁度逐漸上升。 加入廢紙漿能夠提高濁度處理效果,原因是大量的細小纖維狀廢紙漿在均勻分散後,能夠通過吸 附架橋作用加快絮體的成長速度,增大絮體粒徑,增 強絮體的網捕、吸附和沉降性能,起到絮體結構改良 劑和吸附劑的作用。而當廢紙漿投加量過大時,反而 會阻礙膠體與PAC 之間、膠體與膠體之間的相互作 用,導致處理效果變差。因此,廢紙漿對PAC處理低 濁水具有較好的助凝作用,綜合考慮助凝效果和经濟成本,适宜的廢紙漿投加量为20 mg/L。

2.2 廢紙漿投加時間點的影響

實踐證明,聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝劑使用時,其投加的時間點宜在混凝劑之後。因此,廢紙漿 作为助凝劑,其投加時間點同樣會影響處理效果,需 要進一步研究。當原水濁度为7.33 NTU,PAC、廢紙 漿投加量分别为10、20 mg/L 時,研究廢紙漿的投加 時間點對混凝沉澱處理效果的影響,結果表明,在快 速攪拌前、中速攪拌前、慢速攪拌前濁度去除率分别 为79.67%、67.26%、52.66%。即,在快速攪拌前投加 廢紙漿的處理效果最好,而越遲投加處理效果越差。

原因是在快速攪拌前投加,較高的轉速産生的 水力剪切作用能夠将相互纏繞的廢紙漿纖維徹底分 離,保證廢紙漿纖維均勻分散,使其充分發揮吸附架 橋作用,且越早投加作用時間越長,處理效果越好。 因此,廢紙漿作为助凝劑處理低濁水時,宜在快速攪 拌前投加。

2.3 中速攪拌速度的影響

快速攪拌的作用主要是使藥劑快速分散均勻,及并與水中膠體懸浮物充分反應。該過程反應速度 快,因而攪拌時間較短;而慢速攪拌的作用主要是利 用已形成的大塊絮體在同向絮凝過程中發揮網捕作用去除水中的膠體和微小絮體。相比之下,中速攪拌 既要承擔凝聚作用,提高脫穩膠體的碰撞接觸概率, 又需要推动膠體聚集逐漸成長为大絮體,是一個承上啟下的重要環節。因此,中速攪拌作用強度相比快 速和慢速更值得研究。

當原水濁度为21.8 NTU,PAC、廢紙漿投加量 分别为10、20 mg/L,为研究不同攪拌速度對處理效 果的影響,改變中速攪拌速度分别为100、150、200 r/min,結果表明濁度去除率分别为89.5%、87.6%、 87.3%。即,随着攪拌速度的升高,濁度去除率下降, 而出水濁度上升,以中速攪拌速度为100 r/min 時處 理效果最好,此時出水濁度为2.29 NTU。

中速攪拌時較低轉速下的處理效果好,其原因 主要是加入的廢紙漿在快速攪拌過程中即已分散均 勻,在中速攪拌時僅需提供增大廢紙漿、膠體和微小 絮體三者的碰撞接觸幾率所需的水力條件,從而加 快絮體的成長速度,而過大的轉速産生的水力剪切 作用則可能适得其反,不利于大塊絮體的形成,影響 處理效果。同時,由于混凝反應過程(即中速和慢速 攪拌階段)要求将速度梯度G 控制在70~20 s-1、且 逐漸降低,轉速100 r/min 時的G 为80.8 s-1,而轉速 50 r/min 的G 僅为28.6 s-1,故中速攪拌不宜選擇50 r/min 的轉速。因此,廢紙漿作为助凝劑與PAC 配合 使用時,适宜的中速攪拌速度为100 r/min。

2.4 原水濁度對處理效果的影響

當PAC、廢紙漿投加量分别为10、20 mg/L 時, 研究廢紙漿與PAC 配合使用對不同濁度原水的混 凝沉澱處理效果,并與單獨使用投加量10 mg/L PAC 的處理效果相比較,結果如圖1 所示。

去除率均呈先增大後減小的趨勢。濁度較低時,水中 的膠體顆粒少,與混凝劑和助凝劑的碰撞接觸幾率 低,生成的絮體少,故處理效果較差;而濁度較高時, 膠體顆粒的數量較多,相比之下PAC 的投加量僅为 10 mg/L,用量不足,其壓縮雙電層和電中和作用能 力有限,因而導致處理效果下降。同時,投加廢紙漿 對PAC 具有穩定的助凝效果,處理不同濁度的低濁 水時,濁度去除率可增加約4~12 個百分點,且濁度 越高,濁度去除率的增加越大,廢紙漿的助凝作用越 顯著。因此,較高的濁度有利于提升廢紙漿對PAC 處理低濁水的助凝效果。

2.5 原水pH 的影響

當原水濁度为12.06 NTU,PAC、廢紙漿投加量分别为10、20 mg/L 時,研究原水pH 的變化對混凝 沉澱處理效果的影響,結果如表3 所示。

表3

由表3 可知,随着原水pH 的增大,出水的濁度去除率快速上升;當pH 为8 時去除率最高,而後繼 續增大pH,濁度去除率緩慢下降。pH 的變化影響着 水中鋁的水解形态,進而影響廢紙漿與PAC 配合使用的處理效果。

當pH 較低時,H+ 含量高,阻礙鋁的水解反應過程,導致形成的絮體較少,處理效果差;而當pH 較 高時,又會導致絮體溶解生成Al(OH)4 -,絮凝效果減 弱。pH 的變化也會影響廢紙漿的性質,堿性環境能使纖維素潤脹,有利于提高助凝效果,而酸性條件下 雖然也能起到潤脹作用,但可能導致部分纖維素溶 解,對水質産生不利影響。因此,廢紙漿與PAC配合使用處理低濁水時,弱堿性水質能夠取得更好的處 理效果。

2.6 出水的衛生安全性

廢紙漿助凝劑可提高濁度處理效果,但所含的雜質也可能對水質産生其他影響,因此有必要檢測其他水質指标,以便全面評价廢紙漿的作用效果和 水質的衛生安全性。

當原水濁度为18.48 NTU,PAC、廢紙漿投加量分别为10、20 mg/L 時,測定混凝沉澱後出水中能夠 反映還原性有機物、溶解性固體、硬度以及金屬離子 含量等多項水質指标,與單獨使用10 mg/L PAC的出水、與原水和GB 5749-2006 的限值進行參照[12]。 結果如表4 所示。

表4 各水樣的水質情況
處理方式 濁度/
NTU
耗氧量/(mg·L-1) pH 總硬度/
(mg·L-1)
ρ(mg·L-1)
TDS 6价鉻
PAC+廢紙漿 2.67 1.76 7.34 45.4 118 0.022 0.07    <0.2
<0.2
<0.2

<0.04
<0.04
0.06
 
   
PAC 6.85 1.92 7.00 49.1 130 0.100 0.18 <0.004

<0.004
   
原水 18.48 2.89 7.38 47.8 124 0.018 0.21 <0.004    

 

由表4 可見,使用廢紙漿助凝劑相比單獨使用PAC,在顯著提高濁度處理效果的同時,還能一定程 度降低耗氧量、鋁和鐵等的含量,具有一定的強化混 凝和去除金屬離子功能。原因是紙漿中所含的主要成分纖維素具有多孔結構、比表面積大和親水吸附 性等特點,能夠吸附去除對水中的有機小分子和金 屬離子[13]。而出水的其他水質指标與原水水質相當, 且除濁度外的其他檢測指标均已经能夠滿足GB 5749-2006 的要求,說明廢紙漿助凝劑的使用不會 對水質産生不利影響,具有較好的衛生安全性。

3 結論

以廢紙漿作为助凝劑,通過混凝沉澱實验研究 其對PAC 的助凝效果及處理低濁水的适應性,得到以下結論:

1)廢紙漿對PAC 處理低濁水具有較好的助凝 作用,當原水濁度为21.8 NTU,PAC 投加量为10 mg/L時,适宜的廢紙漿投加量为20 mg/L,處理後出 水濁度为2.89 NTU,相比單獨使用PAC 的出水濁 度降低47%。

2)使用廢紙漿助凝劑時,宜在快速攪拌前投加, 采用100r/min 的中速攪拌速度,且其對較高濁度和弱堿性的低濁水有更好的處理效果。

3)使用廢紙漿作为助凝劑,不但能在低混凝劑 投加量條件下提高濁度處理效果,還能一定程度降低耗氧量和鋁、鐵含量,出水的多項水質指标符合GB 5749-2006 的要求,可作为一種衛生安全的淨水藥 劑使用。

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