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草漿廢水混凝脫色的研究

文檔作者：馬成恩張自杰		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月07日
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第2衛(wèi)垂第l期
． 1989年3月
咕爾濱建冀工程學院學報
． Harb ^rcIl ．＆ Civ．Eng． st．
v 1． 1
M·舢1980
蕈漿廢水混凝脫色的研究
馬成恩張自杰
(培瞇排末救研窒)
摘 要
本盅通過草漿崔水舳翟凝試驗據(jù)出了石痰對摹漿霹采的混凝機理·并得出草漿匿水首先經(jīng)厭
氧預(yù)處理可 著地提高其囂凝教景并可節(jié)省投藥量逮一具有較太窘甩價值的臻|它．
。關(guān)■調(diào)脫色．喪水，厭氧．靄耀 ．
1 前言
在生物處理系統(tǒng)中，堿法革漿廢水中的木質(zhì)素發(fā)色廈都不能得到仃效托去除(去除
率在2O 以下)， 而且， 不僅術(shù)質(zhì)素本身難以生物私用， 還影響廢水中其它有機物的降
解。因此，探討本質(zhì)索，色度的去除方法對草泉廢水的治理將有較大∞實際意義。
有關(guān)木質(zhì)素的去際有兩種途征；第一， 可在廢水進入生物處理系統(tǒng)之前，首先降低
其中的木質(zhì)素的含量， 改善廢水的可生化性， 革j， 仝部或廢水經(jīng)生化處理后采用特種
處理方法去除廢水中的術(shù)質(zhì)索。 ： ．．
本文通過實驗研究認為，在厭氧處理系統(tǒng)之后，采用化學混凝 進一步去除廢水巾
的木質(zhì)索及色度是經(jīng)濟的， 行之有效 。尤其對于中小型的翩漿造紙廠， 更顯出較大晦
優(yōu)越性 ·
2 試驗方法及所殺用的混凝劑
2．1 試驗水樣
、
本試驗所研究的水樣有跚種 --為廈草漿廢永，一為厭氧氧化塘的出水。
本文予J 9B8年9月l 暑收刊
維普資訊 http://www.cqvip.com
J ●
J
2．2 混囊耕
車試驗選用如下幾種混凝劑I A1 (SO ) ，F(xiàn)eC1¨ 石灰
2．3 試奠設(shè)備夏方法
● 。 。 ．1，
每次取水樣4o晌 1注入56om蛐燒杯中。投藥岳 ’采用國產(chǎn)六聯(lián)攪拌機混合，首先
快速攪拌1．5分鐘， 然后慢速攪拌3分鐘。靜沉l小時后測其上清渡。
3 試驗結(jié)果及分析
3．1 厭董出水的混凝效果
由圖l一3可見，厭氧出水采用鋁鹽，鐵鹽及右灰混凝時，其術(shù)質(zhì)紊，色度及懸浮
●
●
甜
盤
粕
*
0
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*
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凸
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圈 l
接■tm~／1)
圖2
— — 70 ——
帽短量(ms／1)
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毒
蒂
崔
粕
*
*
凸
o
U
圈 3 石灰投丘(珂g／1)
物都能得到較好的去除。術(shù)質(zhì)素的去除率達7O 以上，480nm下的光密度值由O．8降薊
O．1以下，廢水由深褐色變成清澈透明的淺黃色。出水可進一步回用到洗漿過程， 節(jié)省。
甩水4o 。亨種 凝劑中以鐵 的效果為最佳。 c^'
3．2 曩蕈豢廢水的涅凝效果
鬻
崔
懈
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*
C
0
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o
o
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分析圖4— 5可見，無淪閽鋁鹽或是石扶作混凝劑，j 質(zhì)素及COD都不能得到較
好的去除效果。如甩石炙作混凝劑時，術(shù)質(zhì)素的最大去除率只書4o％，COD曲去除率
只有as％． 用鋁鹽作混凝劑時，術(shù)質(zhì)索及COD晦擊除率更差，只有20~25％。這說
明， 原草漿潑水不宜直接采用化學混凝法處理。
3．3 不同東質(zhì)素含量的混凝試驗
廢水中術(shù)質(zhì)索的 罱顯然對廢永 灌凝投曲量有一定的影響， 襲】所示為 同的術(shù)
質(zhì)索含量及COD濃度帕條件下， 采f{j鋁鹽的最佳去除效果。由表-p可以看出t (1)
術(shù)質(zhì)索含餐 同舶廢永采用鋁鹽混凝后均可取得較好的去除效果。水的色度降到0．1以
下， 東質(zhì)索去除7O 左右， 處理后自口水清澈透明， (2)選到最佳混凝效果時鋁鹽的投
量艇著術(shù)質(zhì)素岔齲的增加墨點拽上升， 如圖6所示， 且有較好的相關(guān)關(guān)系
q= U ．3~83C 。+ 88．78
、
． R =0．9810
●
、 ●
式Fp q-_鍋鹽投基(n：g／b ；
C。一廢水中術(shù)質(zhì)素禽量(mg／])。
寰1 不同木質(zhì)素含量時A1鹽的混麓效果
．
， 溫 挺 前。 I 德凝君遺到最佳木磺素去除靛草
木質(zhì)隸(m~／I) 光密度 鹽控量(mg／j) pH 處理披睪( ) 光密度
28．95 0．185 I {00 G-25 62。94 023
53．20 0．：366 j ￡∞ 6。46 68．59 0．046
●
9．00 0．49】 { 1 000 6． 20 70。99 0·068
_
99。38 0．629 l 400 6．1{ 一 71． 10 0·063
】53．88 0．66 1 800 6． 10 5 O·061
暑
曼
_
姑
耋
昏 6
術(shù)盎繁古量(reSt0
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潑關(guān)系式對實際處理系統(tǒng) 設(shè)計和運行是有宴 價值的。
設(shè)需處理的水量為o (m。／d)，l貝IJ每日所需的鋁鹽投量估算為
／／：口·o／1000(kg／d)
另外， 據(jù)該關(guān)系式， 可以根據(jù)水質(zhì)、水毓的變化隨時調(diào)節(jié)混凝過程的投藥聳， 保持
、
最佳效果。在具體使用時， 據(jù)藥劑的種類和承質(zhì)由試驗確定相直的關(guān)系。
4 草漿廢水混凝脫色中幾個理論問題的探討
4．{ 石灰對草漿廢水的混凝機理
固體質(zhì)點的表面帶電
纖維素、半纖維素及術(shù)質(zhì)素是草漿發(fā)水中的主要三大有機朽染物質(zhì)， 通常他們以下
列兒種形式存在 <1)太多數(shù)纖維索以細小纖維的形式存在j(2)半纖維索以多種聚糖
聚臺而成的高分子億臺舸存在j<3)東質(zhì)素通常以由術(shù)磺索分子結(jié)合一定囂的纖維素，
半纖維素成“術(shù)匝索一碳水化合物” 復臺體形式存在。
從纖維索、本質(zhì)素等在制漿過程中所發(fā)生的化學反應(yīng)， 我{門推斷：存在于草漿廢水
中的纖維素及“術(shù)質(zhì)索一碳水化臺物” 等圃雎質(zhì)點的澎面是帶負電帕，原因有如下幾
點l !
<1)纖維素、半身維霉煎物質(zhì)在高溫堿被中發(fā)生堿性承l(wèi)解，使其分子結(jié)構(gòu)中含有
一定量的糖醛酸基及 同最的羧基， 從而細小纖維及半纖維素大分予在堿液中帶負電’
<2)術(shù)質(zhì)素分子由于堿液中OH一的攻擊， 分子中酚羥基的數(shù)量增加。另一方面，
在堿液中． 術(shù)質(zhì)紊分子巾的酚羥蕈解離成氧負離子形式存在 反應(yīng)式如下：
C
．
，
．
C
．
_
。
／墜 ：
然而草漿廢水· 有機帶電顆粒，雖然也具有雕體的一些性質(zhì)，但是和無機肢體耦
， 有一些不同的方面， 主要為。 、‘
(1，}電位較低。通常純的纖維素對蒸餾水的l電位為；=一10．2，面且樣品的
雜質(zhì)越多，．1電位越低。因此，對草漿廢水而言，其帶龜性是極其微弱的，
(z)有機腺體的比重都是較小的。
這兩個性質(zhì)對于草漿廢水混凝處理 混凝 的選擇凰其機理的探討都很重要·
石灰的混凝機理 ·
石灰對草漿廢水 l1柏木質(zhì)素l技cOD、色度具有較好的去除救糶，這弓為本斌奠所
證實。傳統(tǒng)的賻點 為，石灰對草漿廢水t的饅凝作用是ea“和術(shù)質(zhì)素的爵羥基發(fā)生化
。學反應(yīng)， 生成 溶 !的有機鈣鹽的結(jié)果， 。
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i> OCH ~ 6ca?／2 H
本文通過試驗認為： 石灰對術(shù)質(zhì)素的去際是ca“ 和木質(zhì)素的酚羥基發(fā)生化學反應(yīng)及乳
基
求
簍
*
拄攝(mg，1)
目7
圖zI所示為厭氧處理后的草漿廢水分別采淚CaC1+NaOH(pH=12．8)， 石灰上清
液及鼎凇右灰的試驗結(jié)果。分析圖7可以看出(下面的兩條曲線)，僅僅通過Ca ：和木
質(zhì)素的反應(yīng)而去除的木質(zhì)素的量是較少 ， 雖大只能達到30 左右。當投加乳狀石灰于
草漿廢水中時(上邊一條曲線)，其cOD，木質(zhì)素及色度艘去除效果明顯高于投加石
灰上清液及(caC1 z+NaOH)的去除效果，水的透明度也明顯地提高。這說明，當甩
石灰作混凝劑時， 除了Ca“ 與酚羥基的反應(yīng)外， 還存在著其它的作用。我們認為其為一
右灰乳的吸附聚沉作用， 簡稱為“附聚” 作用。
處于分散狀態(tài)的乳狀石灰顆粒，具有如下特點t(I)表面積直太j表面能高，具有
較強韻暇附力’ 2)顆粒前憂重大，特別容易下沉，因此，將其投加到草漿廢水中時，
它將．毽如下作用t ；
(1)存在于廢水中的“木質(zhì)素一碳水化臺物”復合體及一部分細小的 紆維顆粒，
由于其比重小且?guī)б徊糠蛛姾啥y以=F沉，投加膠乳狀的石灰贏，分赦l狀酌石灰顆粒能
通過 附聚 作用將術(shù)質(zhì)素復臺體及細小纖維鬏粒吸附于一起而一同下沉。石灰鬏粒同
時起到增加絮凝體自重的作用。
(2) 由Ca“和木質(zhì)素反應(yīng)生成的一部分有機鈣鹽， 由于分子量低，難于下沉，
投加右灰乳后，膠乳狀的石灰顆粒將數(shù)個有機鈣鹽大分子吸附于一起 增加了絮凝體的
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自重， 而容易沉淀。 ． _ -
．
石灰乳的“附聚 作用和鋁、鐵鹽等的吸附架橋作用是不同的， 處于分散狀的乳狀
石灰是呈球狀的囊粒而存在的，其絮凝過程主要是利用顆粒表面吸附水中的有機物質(zhì)，
j謄加絮凝體白重而一同下沉， 作用過程如下：
酣襄
囤8 石葳的耐聚過程
由于石灰顆粒只能是表面吸附，所以其利用率較低。在試驗中， 通常在相同的有機
— 物去除率下， 和鋁鹽， 鐵鹽相比，石灰的投量最高，就是由于這個原因引起的。
J．2 黑草漿廢水廈厭氯處理后水的混麓性麓的比較
將原草漿廢水及經(jīng)厭氧處理后的水在相同的條件下投藥混凝，結(jié)果如圖9～12所示。
蕾
稍
t
*
董
瑚
囤9 術(shù)質(zhì)蠹去除效果 恬攮ll(~ ／1)
圈Io COD 除效果 捂投- (mg／1)
一75 —
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崍
饕
篷
*
暈
岳}
蠹
矗
匪兒不質(zhì)豪j：酵裳
舵授置(m售 1)
；E投量(mg，J)
對以上各圖加以分析可耨j當用鋁鹽， 鐵鹽 石灰作混凝劑時， 在投量相同的條件．
下，經(jīng)厭氧處理過的廢水混凝后，其木質(zhì)素、COD的去除效果明顯高于原水的去除效
果， 術(shù)質(zhì)索}白丑去裱宰戈為突出。而且當l崩鋁鹽作混凝劑時， 厭氧Ⅲ 水的術(shù)質(zhì)素去除率幾
乎高出原水融術(shù)質(zhì)素的去除率3倍以上。 ． ·‘
因此，我們可秭出結(jié)論： 漿廢水首先麒厭氧消化(如厭袋塘 作磷處理，能顯
著提高混凝沉淀中術(shù)質(zhì)素、COD及色度的去除效果，并能大帶節(jié)寄洱凝劑鈞投量。
該結(jié)論對草裝廢水的徹底治理， 具有重要的實際意義。處理堿浩草漿廢水的生物處
理系統(tǒng)的出水中古有較高濃度的e0D 術(shù)質(zhì)素及色度， 表觀上為深褐色， 直接排放仍
然對水體產(chǎn)生一定的影響。據(jù)我們的試驗結(jié)果， 如果單獨采用化學混凝法，不僅混凝劑
投量太，而且不能得到較高的去睞效果。但如果將原廢水首先進行厭氧預(yù)處理(運行費
· 用較好氧法螈)使較甥生物利用的有機物質(zhì)(纖維素，半纖維等)完全得到降解，’然后再
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采用混凝法進一步去除難以生物利用的部分，既可節(jié)省混凝劑投餐，又可得到較高的術(shù)
質(zhì)素、色度及COD的去除效果。
下面我們對該結(jié)論進行分析：
原水中的有機物存在形態(tài)已于前述， 但這是通常的形式。在草漿燕煮過程中， 由于
堿液的化學作用， 纖維素 術(shù)質(zhì)素等分子量降低了， 溶解性加強了。因此， 和一般的無
機膠體不同， 草裝廢水中的有機高分子化合物處于半溶解狀態(tài)。術(shù)質(zhì)索分子由于OH一的
作用一部分處于溶解狀態(tài)， 一部分和碳水化臺物結(jié)合在一起處于半溶解狀態(tài)。因此當投
加混凝劑時， 只能去除一部分較大顆粒的纖維素及“術(shù)質(zhì)索一碳水化合物” 復臺體， 而
處于溶解、半溶解狀態(tài)的術(shù)質(zhì)素小分子， 難以形成絮凝體而不能去除。表現(xiàn)為COD，
木質(zhì)素的去除率較低。
草漿廢水經(jīng)厭氧處理后， 某些微生物能將小分予的術(shù)質(zhì)素多象體聚臺成大分子的木
質(zhì)素片斷， 使術(shù)質(zhì)素類物質(zhì)由原米的溶解、半溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變成大分子的懸浮狀的膠體顆
粒， 較太程度地提高了木質(zhì)素孵分子量。因此，投加混凝劑后， 其比較容易形成較大的
絮凝體而下沉。
厭氧條件下， 微生物對本質(zhì)素的結(jié)構(gòu)的影響是非常復雜的， 其具體的變化機理有待
于做進一步的研究。
5 結(jié)論
綜上所述， 在厭氧生物處理系統(tǒng)之后設(shè)置混凝沉淀系統(tǒng)， 進一步去除難以生物利用
的有機物質(zhì)， 如COD， 木質(zhì)素等， 既經(jīng)濟又可得到較好的出水水質(zhì)。有機物的去除率
隨采用的混凝劑不同也不一樣， 鋁鹽、鐵鹽最好， 石灰次之。
鋁鹽、鐵鹽具有污泥量少、沉降性能好、去除效果高等優(yōu)點 但和石灰相比價格昂
貴， 采用石灰作混凝荊時，雖然污泥量太， 但價格便宜，而且還可采用燃燒法回收石
灰， 尤其對石灰法制漿廠采用石灰作混凝劑更為方便。
石灰對草漿廢水的混凝機理是Ca” 和木質(zhì)素的酚一OH發(fā)生化學反應(yīng)與石灰乳的
“吸附聚沉” 作用共同作用的結(jié)果， 后者起主要作用
草漿廢水首先經(jīng)厭氧預(yù)處理可顯著提高混凝沉淀中COD、術(shù)質(zhì)素及色度的去除效
果，并可節(jié)省投藥量。原草裝廢水不宜直接采用混凝處理。
參考文獻
1 George． W ．Gove． Pulp and paper industry was~ewater m anagem ent．
W PCF，Vo1．51， № 6
2 許維鈞． 國外紙漿與造紙廢水處理概述．西南給排水，1980(3)
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Investigatio rl of the Deco1。urization of Pulp
Effluents by Coagulation
Ma Che ngen Zha ng Zijie
Ahstraet
Based Oil th e results of experiments， the coagulation mechanism of
the lime added to the pulp efflaents is pres eat ed in this pap er 3．a(chǎn)nd it
is concluded that anaerobic pretreatment of the pulp efflu ents can gre。
atly increase the coagulation efficiency and save the coagulant．
Key words decolorizing， wastcwa[cr， anaerobian， coagulation·

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