印染廢水預處理方法
印染廢水具有水質水量波動大、有機污染物含量高、色度高等特點，處理難度大。混凝法是印染廢水預處理的重要技術方法，能有效降低廢水污染負荷。混凝法處理印染廢水的關鍵在于絮凝劑的選擇及混凝條件的控制。復合鋁鐵無機高分子絮凝劑由鋁鹽和鐵鹽共聚復合而成，兼具鋁鹽凈水效果優良，鐵鹽沉降速度快、水處理成本低之優點，同時還克服了鋁鹽殘存量大、鐵鹽易泛黃的不足，對工業廢水具有良好的處理效果。目前國內印染工業園區廢水處理普遍以聚合氯化鋁為主，復合鋁鐵無機高分子絮凝劑的應用較少。面臨日益嚴峻的剩余污泥處理形勢，針對絮凝劑的制備、投藥影響因素及作用機理開展的研究較多，而絮凝劑產生的污泥量卻鮮有系統研究和報道。因此，筆者以廣州增城某工業園印染廢水為處理對象，采用市面上銷售的復合鋁鐵絮凝劑產品進行絮凝預處理研究，考察了投藥量、pH及溫度對有機物去除效率的影響，結合過程ζ電位變化探討了絮凝機理，并對絮凝劑產生的干污泥產量進行了研究和比較，以期為印染廢水處理工程中絮凝劑的選擇和使用提供依據。
1試驗部分
1.1試驗儀器與藥劑
JJ-1型電動攪拌儀，上海雷韻試驗儀器制造有限公司；DK型恒溫水浴槽，上海精宏實驗設備有限公司；XJ-III型COD消解裝置，上海銀澤儀器設備有限公司；pHS-3C型pH計，上海雷韻試驗儀器制造有限公司；ZetasizerNanoZS90型Zeta電位分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；SXG07122型馬弗爐，天津中環實驗電爐有限公司。
聚合氯化鋁鐵（PAFC，Al2O3質量分數≥27.0％，Fe2O3質量分數≥3％）、聚合硫酸氯化鋁鐵（PAFCS，Al2O3質量分數≥11.0％，Fe2O3質量分數≥2.2％）、聚合氯化鋁（PAC，Al2O3質量分數≥29.0％）、聚合硫酸鐵（PFS，Fe2O3質量分數≥18.0％）。各絮凝劑均來自北京某環保科技有限公司，使用前均用蒸餾水配制成質量分數為2.5％的溶液。
1.2廢水水質
印染廢水取自廣州增城某印染工業園的廢水集中處理廠，廢水的COD為560mg/L，pH為10.00，SS為300mg/L。
1.3試驗方法
在1L燒杯中加入400mL印染廢水，置于恒溫水浴槽中，向燒杯中分別加入一定量的絮凝劑溶液，以500r/min的速度快速攪拌15s，然后以50r/min的速度慢速攪拌3min。靜置沉淀30min后，取上清液測定各項指標。
絮凝劑形成的污泥經過濾后烘干測定干污泥量，污泥產率系數按式（1）計算。
1.4分析方法
COD測定采用快速密閉催化消解法；ζ電位采用Zeta電位分析儀測定；干污泥量采用烘干法測定。
2結果與討論
2.1投藥量的影響
試驗維持廢水水溫為25℃，初始pH為10.0，考察投藥量對COD去除率及ζ電位的影響，見圖1、圖2。圖1顯示，投藥量為620mg/L時，PAFC、PAFCS、PAC、PFS對應的COD去除率分別為52.6％、43.6%、39.8％、32.1％。與PAC、PFS相比，絮凝劑PAFC和PAFCS的COD去除率較高。絮凝劑投加量存在適宜的范圍，過低或過高均不利于膠體顆粒的沉淀。結合圖2絮凝過程的ζ電位分析可知，在投藥初始階段絮凝劑形成的羥基配合物吸附在膠粒表面，使ζ電位逐漸下降為零，膠體表面擴散層被壓縮導致相互碰撞形成絮體。隨著絮凝劑的繼續投加，ζ電位＞0，COD去除率繼續升高，可能是在絮凝過程中架橋、網捕等其他作用所致。當絮凝劑投加量過高時，膠體表面吸附足量正電荷，重新恢復穩定狀態，絮凝效率下降。PAFC、PAFCS、PAC、PFS的實際最佳投藥量分別為620、1250、1250、1250mg/L，ζ電位為零時對應的理論最佳投藥量PAFC＜PAFCS＜PAC＜PFS，說明絮凝劑PAFC和PAFCS具有投藥量少的特點。
2.2廢水初始pH的影響
試驗維持廢水水溫為25℃，投藥量為620mg/L，廢水初始pH對COD去除率的影響，如圖3所示。
由圖3可見，pH在5.0~10.0范圍內，COD去除率隨著pH升高呈先升高后降低的趨勢。其原因可能是酸性條件對水解不利，還會抑制多鐵核羥基配合物和多鋁核羥基配合物等以OH-作為架橋形成多核正電配離子的過程；在中性至弱堿性條件下，由于鋁和鐵水解生成的多核多羥基絡合物具有電中和、吸附架橋以及長鏈大分子的卷帶網捕作用，使分散的膠體顆粒聚集成絮體沉降下來；在強堿性條件下，多鐵核羥基配合物和多鋁核羥基配合物生成氫氧化鐵和氫氧化鋁溶膠，導致混凝效果下降。pH約為8.5時絮凝效果最佳，PAFCS、PAFC、PAC、PFS對應的COD去除率分別為48.2%、62.5%、42.5％、36.4％。
2.3廢水水溫的影響
試驗維持投藥量為620mg/L，廢水初始pH為10.0，考察水溫對COD去除率的影響，如圖4所示。
由圖4可見，溫度在15~35℃范圍內，絮凝劑對COD的處理效果隨著溫度升高而升高。溫度升高可提供絮凝劑水解所需的熱量并增加顆粒碰撞機會，促進絮體形成。25℃時PAFCS、PAFC、PAC、PFS的COD去除率分別為43.6％、52.6％、39.8％、32.1％。與PAC、PFS相比，PAFC與PAFCS的COD去除率較高。
2.4絮凝劑污泥產量比較
陳中穎等曾報道了PFS和PAC的化學污泥產率系數，分別為4.36、6.31g/g。在實際污水處理中，這一系數還將不同程度地受到污水水質特征、絮凝劑成分以及使用量等諸多因素的影響。維持絮凝劑投藥量為620mg/L，初始pH為10.0，廢水水溫25℃，測定絮凝劑的干污泥產量，如圖5所示。
在絮凝劑投加量相同的條件下，PAFC與PAC形成的干污泥量較多，PAFCS與PFS形成的干污泥量較少，這可能由于PAFC與PAC的有效鋁鐵成分較高，而PAFCS與PFS的有效鋁鐵成分較少，因而造成干污泥產量的差異。PAFCS、PAFC、PAC、PFS形成的干污泥量均值分別為498.80、821.69、777.23、584.28mg，對應的干污泥轉化系數分別為0.80、1.33、1.25、0.94g/g，轉化為對應的鋁鐵當量化學污泥產率系數分別為6.47、6.23、6.14、4.89g/g，基本與報道的絮凝劑化學污泥產率系數范圍相符。由于PAFC的有效鋁鐵成分高，結合圖1分析，其處理每噸廢水的最佳投藥量僅為PAFCS的1/2，對應的干污泥量低于PAFCS。因此在廢水實際處理工程中PAFCS與PAFC處理每噸印染廢水產生的干污泥量低于PAC與PFS。
3結論
（1）與常用的無機高分子聚合絮凝劑PAC、PFS相比，PAFC與PAFCS的投藥量少，COD去除率高。PAFC、PAFCS、PAC、PFS的最佳投藥量分別為620、1250、1250、1250mg/L。投藥量為620mg/L時，PAFC、PAFCS、PAC、PFS對應的COD去除率分別為52.6％、43.6%、39.8％、32.1％。
（2）絮凝劑去除COD的適宜pH范圍約為7.0~8.5；絮凝劑對COD的去除率隨著溫度升高而升高。
（3）在相同的絮凝劑投加量條件下，PAFCS、PAFC、PAC、PFS形成的干污泥量均值分別為498.80、821.69、777.23、584.28mg，對應的干污泥轉化系數分別為0.80、1.33、1.25、0.94g/g。實際廢水處理工程中PAFCS與PAFC處理每噸印染廢水產生的干污泥量低于PAC與PFS。
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