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阳离子絮凝剂PDA对再生造纸废水的污泥脱水处理
污水处理二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与丙烯酰胺 (AM)的共聚物(PDA)是一类新型、精细、功能性的水溶性高分子聚合物。与其他阳离子丙烯酰胺类絮 凝剂相比,具有阳离子单元结构稳定、高效无毒、使用不受pH值变化的影响等优点,广泛应用于石油 开采、造纸、纺织印染、日用化工及水处理等领域 中〔1~3〕。国外从20世纪50年代开始进行研究,20 世纪70年代投入工业化生产。我国在20世纪80 年代末开始研究〔4,5〕,现有小规模的工业化生产。文 献[6,7]报道了其用于废纸再生造纸废水的处理过 程。本次研究把试验室自制的共聚物PDA应用于 造纸废水处理中的污泥脱水,并与已使用的几种市 售的阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂进行了絮凝脱水效 果的比较,以开发出PDA更多的应用领域。
1 实验
1.1 药剂
聚合氯化铝(PAC):工业品。阳离子絮凝剂 PDA由实验室合成。其中,PDA1,PDA2,PDA3分别 代表不同阳离子度和相对分子质量的产物。PDA与 市售商品F4(法国产品),E2(英国产品), JS(江苏产 品)的产品性能见表
1。其中絮凝剂平均相对分子 质量大小以特性粘度数值[η]表示,[η]值由样品溶 液在(30±0.1)℃、1mol/L NaCl水溶液中由乌氏粘 度计经单点法测得。用作对比的样品(F4,E2, JS) 为阳离子单体甲基丙烯酰乙酯三甲基氯化铵(DM) 与丙烯酰胺(AM)的共聚物。阳离子度为阳离子单体在共聚物总单体量中占的摩尔分数。
1.2 水样与水质
造纸废水污泥取自国内最大废纸再生造纸厂经 生化处理后二沉池的废水污泥。水质呈灰色混浊 状,pH值为6,上清液透过率为40%,CODCr为5 970 mg/L,SS为3 100 mg/L。
1.3 絮凝实验法
本文通过絮凝实验来评价各种絮凝剂及其配方 的处理效果。实验过程为:在6~8个400 mL烧杯 中加入100mL废水样,加入无机絮凝剂PAC,以180 r/min快速搅拌1 min,然后加入有机高分子絮凝剂 组分,先快速搅拌(180 r/min)20 s,再慢速搅拌(40 r/ min)20 s,静置30 min。观察形成污泥絮团的大小、 强度,另取上清液测定CODCr值、透过率。其中透过 率用722型分光光度计测定,以去离子水作参比,测 定波长为610 nm。CODCr值用重铬酸钾氧化法测 定〔8〕。滤饼含水率为絮体经布氏漏斗微减压过滤后 在105℃烘干前后失量百分率。
2 结果与讨论
2.1 无机絮凝剂PAC最佳用量选择
不同投加量的PAC与有机高分子絮凝剂PDA (选用PDA2)配合使用处理造纸废水的污泥,考察了 PAC投加量与絮凝效果的关系。结果表明,上清液 的透过率随无机絮凝剂PAC的增加而增大,CODCr 去除率也有类似的关系。当PAC投加量为330 mg/ L、440 mg/L时,处理后上清液透过率均可达到令人 满意的效果。而从经济效益的角度考虑,本次研究 确定PAC的较佳投加量为330 mg/L。
2.2 有机絮凝剂投加量与絮凝效果的关系
在确定PAC用量后,进一步研究有机高分子絮 凝剂PDA(选用PDA3)用量与絮凝脱水效果的关系 见表2。从表2可知,随着絮凝剂PDA3的投加量 增加,上清液CODCr去除率随投加量的增加而增加, 当絮凝剂PDA3投加量达到一定值后,CODCr去除率 反而下降,处理后的水质的上清液透过率变化与絮 凝剂的投加量也有类似的关系。这是由于有机阳离子絮凝剂PDA是水溶性线性高分子聚合物,它的分 子链上带有正电荷,具有“吸附”和“架桥”作用。当 有机絮凝剂投加量过量后,有机絮凝剂分子可能覆 盖在胶体颗粒表面,使胶体粒子重新稳定而分 散〔10〕。而观测到的絮团直径虽然随PDA的投加量 增加有先增后减的现象,但是,从絮团的紧密程度来 看则是在不断变得坚韧结实。说明了PDA作为高 分子絮凝剂的作用。
