新型复合混凝剂BS的制备及其应用

2.2.3不同混凝剂处理成本的对比

用这三种混凝剂处理印染废水W1和W2,以表4中的参数控制各自的最佳反应条件进行混凝沉淀,处理成本如图3所示。

由表4和图3可见,采用工业固体废物制成的混凝剂BS用于印染废水处理时,在达到较好处理效果的同时,能够大大降低水处理的药剂消耗费用,减少废水处理成本,这对废水排量大的印染厂具有重要的现实意义。

3混凝剂BS混凝沉降机理的探讨

混凝剂BS是由固体废物通过稀酸浸取,并添加适量无机助剂而制得的复合型无机混凝剂,其主要组分为Mg2+、Fe3+以及聚硅酸大分子,还含有少量的Al3+、Fe2+和Ca2+。BS混凝剂除了对疏水性染料有优异的去除效果外,对亲水性染料也有良好的去除效果,其脱色、去除COD性能均优于传统的铝盐、铁盐混凝剂。

BS混凝剂的混凝脱色机理主要有以下四方面:

(1)混凝剂BS中含有大量的Mg2+,加入氢氧化钙粉末后,经水解反应生成氢氧化镁絮体。氢氧化镁具有强烈的吸附作用,对疏水或亲水性染料废水的脱色效果都比较好,染料分子中的—COOH、—SO3H、—NH2、—OH等阴离子基团容易作为氢氧化镁表面的吸附作用点而被吸附除去。因吸附是将整个染料分子去除,除色度去除率高外,COD去除率也很高。镁盐的最佳混凝pH值为11.5左右,而混凝剂BS中含有较多的Fe3+,则其共沉淀作用最佳pH值降至11左右。

(2)混凝剂BS中含有大量的Fe3+和少量的Al3+,因具有高价的正电荷,能有效降低或消除废水中悬浮颗粒的ξ电位,使其脱稳而聚集沉降。这些离子的复盐水解,可形成复杂的多核络合物[6, 7],随着缩聚反应的不断进行,利于废水中悬浮的胶体杂质脱稳凝聚。

(3)固体废物用酸浸泡后,废渣结构发生了显著的变化,如图4所示。

由图4可见,废渣经过酸浸泡后,其颗粒外表有许多不规则的凸起和孔洞,表面或微孔内变得更加粗糙,比表面积显著增大,这相当于表面被活化。活化后的废渣对有机物和染料有很好的吸附能力。

为验证此机理,将混凝剂BS过滤,取其滤渣烘干,再将干燥的渣粉水洗、过滤继续烘干,反复3次,以除去其中的镁盐和铁盐等组分。最后用干燥的渣粉处理印染废水W1,在试验确定的最佳反应条件下, COD去除率为43. 6%,脱色率高达75%左右;而未经酸浸的工业固体废物在最佳反应条件下,COD去除率10%以下,脱色率20%以下。

同时,废渣的吸附作用也加快了胶粒凝聚后的沉降速度。

(4)混凝剂BS含有聚硅酸大分子,且Mg2+、Fe3+和Al3+水解生成聚合物,具有较强的吸附架桥和捕捉能力,能使难溶化合物及细小颗粒从水中分离出来,更加强化了吸附和混凝沉降过程。

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