混凝沉淀處理綜合電鍍廢水試驗探究

欒鑫宇，朱佳，張金松

混凝沉淀處理綜合電鍍廢水試驗探究

欒鑫宇1, 2，朱佳1，張金松2

（1. 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055； 2. 廣州大學(xué)，廣東 廣州 510006）

以實際電鍍廢水為研究對象，探究了混凝處理工藝中混凝劑種類和污泥回流比對綜合電鍍廢水處理效果的影響。在綜合比較3種混凝劑的經(jīng)濟成本與處理效果后發(fā)現(xiàn)，單獨投加100 mg/L的聚合氯化鋁不僅經(jīng)濟成本最低，而且處理效果較好，對COD、TN、濁度、Cu、Ni、Cr和Zn的去除率可達28.79%、39.65%、89.97%、65.85%、94.97%、84.39%和98.01%；污泥回流對混凝工藝處理效果也有明顯影響，當(dāng)污泥回流比為60%時，污染物的去除效果最佳。

電鍍廢水； 混凝沉淀； 污泥回流比； 重金屬

電鍍屬于基礎(chǔ)工藝性行業(yè)，在進行電鍍生產(chǎn)時會產(chǎn)生一定量廢渣、廢氣以及廢水，對民眾生活健康以及周邊生態(tài)環(huán)境造成直接影響[1-2]。因此，電鍍廢水的治理深受重視，污水排放的標(biāo)準(zhǔn)也日益提高，尋找一種高效經(jīng)濟且穩(wěn)定的處理方法顯得尤為關(guān)鍵[3-4]。如今，物化-生物-膜法組合是電鍍廢水治理的主流工藝[5]，物化法能夠有效降低電鍍廢水中的重金屬離子，生物法能有效去除有機物，膜法進一步截留全部污染物[6]。混凝即為物化處理中一個關(guān)鍵的步驟，而對于混凝工藝的優(yōu)化大多有兩種方式，一種是混凝劑的研發(fā)創(chuàng)新[7-9]，另一種是混凝過程中工藝參數(shù)的優(yōu)化[10-12]。本文側(cè)重于研究實際電鍍廢水處理中工藝參數(shù)的優(yōu)化，一方面在經(jīng)濟穩(wěn)定的前提下探究深圳某電鍍廢水廠的綜合電鍍廢水混凝處理最優(yōu)投加量，另一方面研究污泥回流對混凝效果產(chǎn)生的影響。

1 實驗內(nèi)容

1.1 實驗儀器與藥劑

儀器：NexlON 2000 電感耦合等離子體質(zhì)譜、HVE-50高壓蒸汽鍋、便攜式pH計、2100N型便攜式濁度儀、UV-7504單光束紫外可見分光光度計、XJ-ⅢCOD消解儀和ZR4-6混凝試驗攪拌機。

藥劑：聚丙烯酰胺（PAM）、聚合硫酸鐵（PFS）和聚合氯化鋁（PAC）均為天津市大茂化學(xué)試劑廠分析純試劑，100 g/L氫氧化鈉溶液、1+35硫酸溶液。

1.2 污水水質(zhì)

實驗中的污水采用深圳某電鍍廢水廠某次實際綜合電鍍廢水，其主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 深圳某廠綜合電鍍廢水水質(zhì)指標(biāo)

1.3 實驗方法

1.3.1 混凝劑投加量實驗

取1 L水樣置于ZR4-6混凝攪拌機配套燒杯中，采用1+9稀硫酸和100 mg/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水樣的初始pH為8，同時在500 r/min的轉(zhuǎn)速下加入混凝劑及其相應(yīng)的濃度梯度。在混凝實驗攪拌器上以混合速度200 r/min攪拌1min，以80 r/min攪拌80 s，再以40 r/min攪拌40 s，沉淀2 h后取上清液測定相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)。

1.3.2 污泥回流實驗

在一定混凝劑投加量下，采用相同的混凝沉淀過程后去除上清液，按照不同的污泥回流比加水樣至1 L，再進行混凝沉淀并取上清液測定相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)。

1.4 分析方法

COD濃度采用重鉻酸鉀法測定[13]，TN濃度采用堿性過硫酸鉀法測定[14]，pH值采用便攜式pH計測定，濁度采用便攜式濁度儀測定，4種重金屬離子濃度采用電感耦合等離子體質(zhì)譜的方法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 混凝劑投加量對混凝效果的影響

2.1.1 投加聚合硫酸鐵對混凝效果的影響

分別向1 L原水中投加不同濃度的PFS，考察投加量對污染物的去除效果，結(jié)果如圖1所示。

圖1 聚合硫酸鐵對于各項指標(biāo)的影響

由圖1可知，隨著PFS的投加，對于污染物的去除率先穩(wěn)定升高，這可能是因為體系中藥劑投加量的增大引起了網(wǎng)捕和卷掃作用，強化了混凝的效果；當(dāng)投加量超過400 mg/L時，對于污染物的去除率反而降低，可能是因為當(dāng)投加過量的混凝劑時，造成絮體的脫穩(wěn)再復(fù)穩(wěn)。

2.1.2 投加聚丙烯酰胺對混凝效果的影響

分別向1 L原水中投加不同濃度的PAM，考察投加量對污染物的去除效果，結(jié)果如圖2所示。

圖2 聚丙烯酰胺對于各項指標(biāo)的影響

由圖2可知，投加少量PAM在混凝沉淀中對污染物的去除效果較好，這可能是因為吸附電中和作用將原水中的部分懸浮物吸附沉降，從而對于氨氮的去除有一定的效果，并且降低了原水的濁度，但投加量大于50 mg/L之后反而會使得處理效果逐漸下降。

2.1.3 投加聚合氯化鋁對混凝效果的影響

分別向1 L原水中投加不同濃度的PAC，考察投加量對污染物的去除效果，結(jié)果如圖3所示。

圖3 聚合氯化鋁對于各項指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨著PAC的投加，對于污染物的去除效率先升高，這可能是因為Al3+吸附在與其電性相反電荷的離子表面，造成其表面電荷減少，從而通過吸附電中和作用和壓縮雙電層作用使粒子聚沉[15]；當(dāng)投加量超過100 mg/L時，對于污染物的去除率反而降低，可能是因為PAC的絮體不穩(wěn)定，過量投加會使脫穩(wěn)粒子復(fù)穩(wěn)。

表2 混凝劑最優(yōu)投加量處理效果及成本對比

綜合比較投加量、成本及對污染物的去除效果可知，在單獨投加100 mg/L聚合氯化鋁時，不僅經(jīng)濟成本最低，而且對各種污染物的去除效果較好。

2.2 污泥回流比對混凝效果的影響

分別按照不同污泥回流比，加入綜合原水至1 L，考察污泥回流對污染物的去除效果，結(jié)果如圖4所示。

圖4 污泥回流比對于各項指標(biāo)的影響

由圖4可知，隨著污泥回流比的增加，綜合原水的污染物去除效率逐漸增加，可能是因為在污泥回流比較低時，原水中懸浮物濃度較低，含有絮凝能力的物質(zhì)較少，對于細菌、顆粒物等吸附能力較低，因此對濁度和有機物的去除率較低[16]；當(dāng)污泥回流比高于60%時，處理效果反而會下降，可能是因為原水顆粒得不到充足的混凝劑而難以脫穩(wěn)絮凝[17]，從而導(dǎo)致去除率下降。

3 結(jié)束語

聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁3種混凝劑對于該原水均有一定的處理效果，其最優(yōu)投加量分別為400、50、100 mg/L；從經(jīng)濟的角度分析，對于該原水投加100 mg/L的聚合氯化鋁成本更低，在該電鍍廠的廢水處理工藝中更具有可行性。

3種混凝劑對于COD和TN均有一定去除效果，對于濁度和重金屬離子的去除效果顯著。在COD、TN和銅離子的去除效果上PAC較優(yōu)；在濁度和鉻離子的去除效果上PAM較優(yōu)；在鎳離子和鋅離子的去除效果上PFS較優(yōu)。

隨著污泥回流比的增加，對原水中COD、TN、濁度和重金屬離子的去除效果越明顯，當(dāng)污泥回流比達60%時，效果最佳。因而在廢水廠的實際處理過程中增加污泥回流設(shè)施，既可以減少藥劑的投加量，也可以增加混凝處理的效果，降低了電鍍廢水處理的成本，提高處理工藝的穩(wěn)定性。

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Study on Coagulation and Precipitation Treatment of Electroplating Wastewater

1,2,1,2

（1. Shenzhen Polytechnic, Guangdong Shenzhen 518055, China; 2. Guangzhou University, Guangdong Guangzhou 510006, China）

Taking actual electroplating wastewater as the research object, the influence of coagulant type and sludge reflux ratio on the treatment effect in coagulation treatment process was investigated. After a comprehensive comparison of the economic cost and treatment effect of three coagulants, it was found that the economic cost of polyaluminum chloride with 100mg/L was the lowest, and the treatment effect was better. The removal rates of COD, TN, turbidity, Cu, Ni, Cr and Zn were 28.79%, 39.65%, 89.97%, 65.85%, 94.97%, 84.39% and 98.01%;Sludge reflux also had obvious effect on coagulation process, the removal effect of pollutants was the best when the ratio of sludge reflux was 60%.

electroplating wastewater ; coagulation precipitation ; sludge reflux ratio ; heavy metals

2019-12-17

欒鑫宇（1996-），男，在讀研究生，湖北襄陽人，研究方向：電鍍廢水處理。

朱佳（1965-），女，教授，研究方向：污水處理。

X703

A

1004-0935（2020）04-0337-05