作者：宋晓乔1 ，白晋民1 ，任天龙2 ，陈娟3 ，吉铮4 ，马欣彤1 ( 1． 西安建筑科技大学华清学院 土木工程学院，陕西 西安 710043; 2． 西安创业水务有限公司，陕西 西安 710086; 3． 深圳市普新环境资源技术有限公司，广东 深圳 518117; 4． 陕西师范大学 地理科学与旅游学院，陕西 西安 710119)

摘 要: 采用常见的聚合氯化铝( PAC) 预处理麦草制浆造纸废水，为后续工艺做好准备工作。采用单因素法优化 各工艺参数，并着重考察了 CODCr去除率和脱色率。结果表明，聚合氯化铝混凝法最优工艺参数为: 混凝剂 PAC 用 量为 1 g /L，混凝 pH 值为 6． 0，混凝转速为 100 r /min，助凝剂种类为阴离子型助凝剂( APAM) ，APAM 用量为 0． 05 g /L，CODCr去除率为 78． 2% ，脱色率为 81． 8% ，效果好于活性炭吸附法。

关键词: 麦草制浆; PAC; CODCr去除率; 预处理

造纸废水污染较严重且难降解［1］，我国北方地 区，以河南一林造纸厂为例，主要是以麦草进行制 浆，其制浆废水中难生物降解的物质较多，BOD / COD 值≤0． 3，可生化性较差［2］。考虑采用混凝法 对其预处理，以期提高可生化性，为后续生物处理单 元做好前期准备工作。研究中主要对混凝剂聚合氯 化铝的用量、pH 值、转速、PAM 的种类和用量进行 优化，确定了 PAC 混凝法的最佳工艺参数。较早应 用的脱色吸附剂是活性炭，其内部细孔结构发达，比 表面积大［3］，因而对水中溶解的有机污染物具有很 强的吸附能力，从而达到有效脱除废水中的颜色。 本文最后将 PAC 混凝法在最佳工艺参数下运行的 处理效果与活性炭吸附效果作以比较。

1 实验部分

1． 1 试剂与仪器 水样，取自河南一林造纸厂污水处理站曝气池 中( 从表观上看，该水样颜色偏深，有刺鼻的恶臭味 且杂质较多，实测色度为 160，pH 为 6． 53，CODCr为 1 150 mg /L) ; 聚合氯化铝( PAC) 、阳离子型助凝剂 ( CPAM) 、非离子型助凝剂( NPAM) 、阴离子型助凝 剂( APAM) 、NaOH、硫酸、盐酸重铬酸钾、硫酸银试 亚铁灵指示剂、硫酸亚铁铵等均为分析纯。 DSHZ-300A 旋转式装置; CODCr测试装置( 自组 装) ; AB104-N 电子天平; UV-2000 分光光度计; 梅宇 MY3000-6 智能混凝实验搅拌仪。

1． 2 实验方法 1． 2． 1 混凝实验 工艺中各参数的最优值通过单 因素法确定，一般将需要测的量定为变量，根据所给 的参考值设定其他参数。以 PAC 的用量为例: 首先 各取 100 mL 的麦草浆造纸废水到 6 个 500 mL 烧杯 中，并标记为 1，2，3，4，5，6，用 NaOH( 浓度为 10% ) 和稀盐酸( 浓度为 10% ) 将 6 组水样的 pH 调节到 7. 00，将 PAC 溶液( 浓度为 10% ) 用量按标号从 1 ～ 6 依次添加 1，1． 5，2，3，4，5，6 mL，在室温下，以一定 的程序用智能混凝实验搅拌仪进行混凝反应，反应 结束后取出沉淀，取其上清液，分别测定吸光度、色 度和 CODCr值，并将数据记录下来，计算其去除率。 具体程序见表 1。 1． 2． 2 活性炭实验 首先各取 100 mL 的水样加入 6 个 250 mL 的锥形瓶中，并按顺序从 1 ～ 6 进行标 号，然后按顺序分别加入活性炭 0． 3，0． 4，0． 5，0． 6， 0． 7，0． 8 g。在设定参数下进行反应: 振荡温度为 40 ℃，振荡强度为 160 r /min，振荡时间为 1 h，沉降 时间为 3 h。水样沉淀后，取其上层清液，分别测其 吸光度、色度和 CODCr值。

1． 3 分析方法 CODCr值以重铬酸盐法测定。 脱色率是利用分光光度法测麦草制浆造纸废水 在某一特定波长下的吸光度，然后计算求得。 色度以稀释倍数法测定。

2 结果与讨论

2． 1 PAC 用量的影响 实验方法同 1． 2． 1 节，由于测得聚合氯化铝用 量为1 mL，即1 g /L 时其处理效果最佳，为排除实验 误差，故再分别取 PAC 用量为 0． 2，0． 4，0． 6，0． 8 mL 进行实验，结果见图 1。
由图 1 可 知，麦草制浆造纸废水脱色率和 CODCr去除率随着聚合硫
酸铝用量的增加，均呈现 先增加至趋于动态的平稳，然后迅速下降再趋于动 态的平稳的趋势。同时，观察到当 PAC 用量超过一 定量( 比如 PAC 用量为 3 mL 时) ，其处理效果下降， PAC 用量超过 5 mL 以后，脱色率几乎趋于零。图 中可以看出有两个最高点，分别是聚合氯化铝的用 量为 1 mL( 即 1 g /L) 和 3 mL( 即 3 g /L) 时，而聚合 氯化 铝 的 用 量 为 1 mL ( 即 1 g /L) 脱 色 率 达 到 87. 6% 以上，且 CODCr去除率在 75． 4% ，聚合氯化铝 的用量为 3 mL 时脱色率达到 90% ，效果高于用量 为 1 mL 时但用量却多出了 2 倍，CODCr 去除率为 71． 8% 。综合考虑技术经济指标，聚合氯化铝的用 量为 1 mL 时麦草制浆造纸废水的处理效果最佳。 因此，确 定 聚 合 氯 化 铝 ( PAC，10% ) 的 最 佳 用 量 为 1 g /L。

2． 2 pH 的影响 pH 值按从 1 ～ 5 的顺序调节至 5． 0，6． 0，7． 0， 8． 0，9． 0，其中 PAC 用量为 1 mL，结果见图 2。

由图 2 可知，用 PAC( 聚合氯化铝) 混凝剂处理 麦草制浆造纸废水时，随 着 废 水 pH 值 的 增 加， CODCr去除率的曲线呈现先增加后减小最后趋于动 态的平稳趋势; 脱色率呈波浪曲线，出现了两个波 峰，分别在 pH 值为 6． 0 和 8． 0 时出现，由图中可以 看出 pH 值为 6． 0 时比 pH 值为 8． 0 时的处理效果 好。综合考虑出水 pH 指标及处理效果，其废水的 pH 在 6． 0 时混凝法的总处理效果最佳。因此，确定 聚合氯化铝混凝实验的最佳 pH 值为 6． 0。

2． 3 转速的影响 6 组水样，转速按标号从 1 ～ 6 依次为 80，90， 100，110，120，130 r /min 进行实验，其中 pH 调节到 6． 0，PAC ( 浓 度 为 10% ) 的 用 量 为 1 mL，结 果 见 图 3。 由图 3 可知，不同转速的 PAC 混凝法预处理麦 草制浆造纸废水时，色度和 COD 两种处理效果曲线呈波动式现象，曲线走势大致相同，基本上呈正态分 布，先升后降。PAC 的转速为 100 r /min 时脱色率 和 CODCr去除率效果最佳。因此，确定聚合氯化铝 混凝实验中的最佳转速为 100 r /min。

2． 4 助凝剂种类的影响 在上述最佳条件下，3 组水样按标号分别投加 1 mL的 NPAM、APAM、CPAM( 3 种助凝剂浓度均为 0． 5% ) ，具体的程序见表 2，结果见表 3。 由表 3 可知，在聚合氯化铝混凝的优化条件下， 添加不同种类的助凝剂( PAM 用量相同) 处理麦草 制浆造纸废水，APAM( 阴离子助凝剂) 的脱色率和 CODCr去除率的效果最好。因此，确定 PAC 混凝法 选用阴离子型助凝剂。

2． 5 APAM 用量的影响 在上述最佳条件下，4 组水样按标号从 1 ～ 4 依 次添加 0． 5，1，1． 5，2 mL 的浓度为 0． 5% 的 APAM， 结果见图 4。 由图4 可知，PAC 混凝法处理造纸废水时，随着 APAM 的用量不断增加，脱色率和 CODCr 去除率的 曲线呈抛物线趋势( 即处理效果先增加后减小) 。 在最大峰值处即 APAM( 助凝剂) 用量为 50 mg /L 时 处理效果最佳。因此，确定聚合氯化铝混凝时最佳 APAM 用量为 50 mg /L。

有研究表明，当吸附质分子的大小与活性炭颗 粒成一定比例时，最有利于活性炭吸附［3-4］，故出现 了图 5 中曲线的最大峰值。活性炭类似一种非极性 吸附剂，所以，活性炭吸附水中非极性物质的能力要 大于极性物质，一般情况下可提取的有机物都是极 性比较大的，所以活性炭可吸附有机物［3］，由图5 可 知，随着活性炭用量的增加，脱色率及 CODCr去除率 均大致呈现抛物线趋势，先增加后减小，当活性炭用 量为 5 g /L 时处理水样的效果最佳，因此，确定活性 炭吸附法处理造纸废水的最佳用量为 5 g /L，CODCr 去除率和脱色率分别为 42% 和 71． 3% 。

2． 6 活性炭用量对废水处理效果的影响 实验方法同 1． 2． 2 节，结果见图 5。 3 结论 通过对 PAC 混凝剂用量、pH 值、转速、助凝剂 种类和助凝剂的用量的影响因素进行优化，确定了 最佳参数为混凝剂 PAC 用量为 1 g /L、混凝 pH 值为 6． 0，混凝转速为 100 r /min，助凝剂种类为 APAM 以 及 APAM 用量为 0． 05 g /L，CODCr去除率为 78． 2% ， 脱色率为 81． 8% ; 活性炭最佳用量为 5 g /L，CODCr 去除率和脱色率分别为 42% 和 71． 3% 。PAC 混凝 法比活性炭处理麦草制浆造纸废水的效果好，作为 麦草制浆造纸废水的预处理工艺，将会对后续工艺 提供良好的条件。

3 结论 ( 1 ) SMBBR 工 艺 在 进 水 COD 浓 度 900 ～ 1 200 mg /L，氨氮浓度 110 ～ 252 mg /L，pH 为 6 ～ 8， 总磷浓度在 5 ～ 6 mg /L，水力停留时间为 10 d 的情 况下，系统出水 COD 始终低于 200 mg /L，氨氮保持 在 8 mg /L 左右，总磷浓度稳定在 0． 2 mg /L 以下，对 氨氮、COD 及总磷的去除率分别在 96% ，80% ，90% 以上，达到了污水排放标准。 ( 2) SMBBR 工艺具有抵抗恶劣环境的能力，在 处理高盐、高氨氮农药废水时，具有稳定性好和去除 率高的优点，有助于更好的处理我国的农药化工 废水。 ( 3) 与 A2 O 处理工艺对比，SMBBR 工艺具有去 除率高、抗冲击负荷能力强等优势，同时也证明了 SMBBR 工艺是优于工厂现有的工艺，可以为工厂废 水处理系统的升级改造提供可靠的数据支撑。