交流變頻磁化聚合硫酸鐵混凝處理造紙廢水

顧時國，延克軍，甄樹聰，吳佳歡

（1. 內蒙古科技大學 能源與環(huán)境學院，內蒙古 包頭 014010；2. 鹽城工學院 土木工程學院，江蘇 鹽城 224051）

交流變頻磁化聚合硫酸鐵混凝處理造紙廢水

顧時國1，延克軍1，甄樹聰2，吳佳歡2

（1. 內蒙古科技大學 能源與環(huán)境學院，內蒙古 包頭 014010；2. 鹽城工學院 土木工程學院，江蘇 鹽城 224051）

采用交流變頻磁場預處理聚合硫酸鐵（PFS），用于混凝處理造紙廢水?？疾炝擞袩o磁化作用、PFS加入量、磁化強度、磁化頻率、磁化時間等因素對造紙廢水的COD去除率和色度去除率的影響。實驗結果表明：磁化PFS對造紙廢水的處理效果較未磁化時明顯提高；在PFS加入量為1 000 mg/L、磁化強度為6 mT、磁化頻率為90 Hz、磁化時間為3 min的條件下，處理初始COD為650 mg/L、初始色度為180倍的造紙廢水，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%。

造紙廢水；聚合硫酸鐵；交流變頻磁場；磁化；混凝

隨著紙制品用量的逐年增長，造紙行業(yè)的廢水排放量也逐年增加，造紙行業(yè)對環(huán)境的影響日趨嚴重［1］。隨著環(huán)境法規(guī)的進一步嚴格及環(huán)保意識的加強，對造紙廢水進行治理成為造紙企業(yè)的當務之急［2］。采用常規(guī)混凝法處理后的造紙廢水已無法達到現(xiàn)有水質標準的要求［3-4］。近年來，磁場在水處理中的應用一直是國內外研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，磁性不受水的影響，但可以影響污染物和混凝劑的物理化學性質［5-9］。Mohammed［10］采用磁場處理棕櫚油廠的污水時發(fā)現(xiàn)，污水經磁化處理后能有效去除色度、TSS和COD。Alimi等［11-12］研究磁場對碳酸鈣沉淀的影響時發(fā)現(xiàn)，經磁化處理后，水垢不易在容器壁上形成，收集到的碳酸鈣沉淀總量增加。

本工作采用經交流變頻磁化預處理后的聚合硫酸鐵（PFS）溶液對造紙廢水進行混凝處理，考察了有無磁化作用、PFS加入量、磁化強度、磁化頻率、磁化時間等因素對COD去除率和色度去除率的影響。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

PFS：分析純。

造紙廢水：取自鹽城某造紙廢水處理廠的三級混凝沉淀池，COD=650 mg/L，UV254=1.124，色度180倍，pH=6.5。

MY3000-6型智能混凝試驗攪拌儀：潛江梅宇儀器有限公司；YTN-11010變頻穩(wěn)壓電源：青島翊泰儀器儀表有限公司。

利用變頻穩(wěn)壓電源為可調電源，連接電磁線圈，組成可調節(jié)的交流變頻磁化裝置。

1.2 實驗方法

混凝劑PFS中含有對磁場極為敏感的鐵磁性物質。磁場具有改變體系中物質內能的特性，從而可以進一步改變物質的物理性質，影響其混凝效果［13-14］。

將一定量的PFS溶液置于交流變頻磁化裝置中，進行磁化預處理。將經交流變頻磁化預處理后的PFS溶液加入1 000 mL造紙廢水中，先以300 r/min的轉速快速攪拌30 s，再以100 r/min的轉速慢速攪拌15 min。攪拌結束后靜置30 min，取上清液進行分析。

1.3 分析方法

按照GB 11914—1989《水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》測定廢水COD［15］，計算COD去除率。按照GB 11903—1989《水質 色度的測定》測定廢水的色度［16］，計算色度去除率。

2 結果與討論

2.1 有無磁化PFS對廢水處理效果的影響

在PFS加入量為1 000 mg/L、磁化強度為6 mT、磁化頻率為90 Hz、磁化時間為3 min的條件下，有無磁化PFS對廢水處理效果的影響見圖1。由圖1可見：磁化PFS對廢水的COD去除率和色度去除率均高于未磁化時；PFS磁化后廢水的COD降至44 mg/L，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%；磁化后PFS的COD去除率和色度去除率分別較未磁化時提高了2.42百分點和6.67百分點。原因是通過交流變頻磁場對PFS溶液進行磁化，增加了鐵鹽水解產物中多核聚合物（Feb）的比例［16］。Feb為絮凝過程中的有效成分［17-18］，F(xiàn)eb的增加有利于PFS混凝性能的提高。同時，由于交流變頻磁場做切割磁感線運動，使磁場場能轉變?yōu)镻FS粒子的內能，為水解反應提供了能量，促進了PFS粒子與廢水中的活性基團和膠體顆粒及部分溶解性物質進行絡合和螯合反應，生成更多的多核羥基絡合物，使聚沉效果提高。

圖1 有無磁化PFS對廢水處理效果的影響

2.2 PFS加入量對廢水處理效果的影響

在磁化強度為6 mT、磁化頻率為90 Hz、磁化時間為3 min的條件下，PFS加入量對廢水處理效果的影響見圖2。由圖2可見：當PFS加入量小于1 000 mg/L時，隨PFS加入量的增加，COD去除率和色度去除率均逐漸增加；當PFS加入量大于1 000 mg/L時，廢水處理效果降低。因此，選擇PFS加入量為1 000 mg/L較適宜。

圖2 PFS加入量對廢水處理效果的影響

2.3 磁化強度對廢水處理效果的影響

在PFS加入量為1 000 mg/L、磁化頻率為90 Hz、磁化時間為3 min的條件下，磁化強度對廢水處理效果的影響見圖3。由圖3可見：隨磁化強度的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減??；當磁化強度為6 mT時，COD去除率和色度去除率均達到最大；繼續(xù)增加磁化強度，COD去除率和色度去除率呈下降趨勢。因此，選擇磁化強度為6 mT較適宜。

圖3 磁化強度對廢水處理效果的影響

2.4 磁化頻率對廢水處理效果的影響

在PFS加入量為1 000 mg/L、磁化強度為6 mT、磁化時間為3 min的條件下，磁化頻率對廢水處理效果的影響見圖4。由圖4可見：隨磁化頻率的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減??；當磁化頻率為90 Hz時，COD去除率和色度去除率均達到最大。因此，選擇磁化頻率為90 Hz較適宜。

圖4 磁化頻率對廢水處理效果的影響

2.5 磁化時間對廢水處理效果的影響

在PFS加入量為1 000 mg/L、磁化強度為6 mT、磁化頻率為90 Hz的條件下，磁化時間對廢水處理效果的影響見圖5。

圖5 磁化時間對廢水處理效果的影響

由圖5可見：當磁化時間為3 min時，COD去除率和色度去除率均達到最大；繼續(xù)延長磁化時間，COD去除率和色度去除率呈逐漸降低的趨勢。因此，選擇磁化時間為3 min較適宜。

3 結論

a）在同等條件下，PFS溶液經磁化后再混凝處理造紙廢水的COD和色度的去除效果明顯優(yōu)于未磁化時的廢水處理效果。

b）交流變頻磁化預處理PFS的最佳條件為：PFS加入量1 000 mg/L，磁化強度6 mT，磁化頻率90 Hz，磁化時間3 min。在最佳條件下混凝處理初始COD為650 mg/L、初始色度為180倍的造紙廢水，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%。

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（編輯 王 馨）

Treatment of Papermaking Wastewater by Coagulation with Polymetric Ferric Sulfate Magnetized in Alternating Magnetic Field

Gu Shiguo1，Yan Kejun1，Zhen Shucong2，Wu Jiahuan2
（1. School of Environment and Energy，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou Inner Mongolia 014010，China；2. Department of Civil Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng Jiangsu 224051，China）

Polymetric ferric sulfate （PFS） was pretreatment in alternating magnetic f eld and was used for coagulation of papermaking wastewater. The factors affecting the removal rates of COD and chroma of the papermaking wastewater were studied. The experimental results show that：The effect of magnetized PFS on treatment of the papermaking wastewater is greatly increased than that of un-magnetized PFS；Under the conditions of PFS dosage 1 000 mg/L，magnetization 6 mT，magnetization frequency 90 Hz and magnetization time 3 min，the papermaking wastewater with 650 mg/L of COD and 180 times of chroma is treated，and the removal rates of COD and chroma are 93.22% and 88.89% respectively.

papermaking wastewater；polymetric ferric sulfate；alternating magnetic f eld；coagulation；magnetization

X703.1

A

1006-1878（2015）06-0571-04

2015 - 07 - 26；

2015 - 09 - 15。

顧時國（1990—），男，安徽省馬鞍山市人，碩士生，電話 18252206002，電郵 ychgushiguo@163.com。聯(lián)系人：延克軍，電話 18751421871，電郵 btyankejun@163.com。

水利部“948”計劃項目（201305）。