新型絮凝剂处理制革废水的试验研究

隋智慧^1，2　秦煜民^1，3　林冠发⁴　张跃升¹
（1、北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2.齐齐哈尔大学轻纺系，黑龙江齐齐哈尔 161006；
3.河北理工学院资源系，河北 唐山 063009；4.西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安 710049）

　　摘　要；天然矿物质制成的BKD—2型聚铁盐絮凝剂，其分子通式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]m，采用该絮凝剂处理制革废水，试验结果表明：在常温小H值为6～8，絮凝剂的投加量为200mg／L条件下，在原水的CODcr约为3000mg／L，Cr³⁺约80mg／L，S^2-约50mg／L时，CODcr、Cr³⁺的去除率分别达到65％～70％、60%～65％，且成本较低。
　　关键词：絮凝剂；制革；废水处理；混凝
　　中图分类号：TU991.22；X794
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455（2002）03－0033－03

An Experimental Study on The Leather Wastewater Treatment by A New Flocculent
SUI Zhi-hui1,2, QIN Yu-min1,3, LIN Guan-fa4, ZHANG Yue-sheng 1
(1. Civil and Environmental Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083,China; 2. Dept. of Light Industry and Textile, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China; 3. Dept. of resources, Hebei Institute of Technology, Tangshan 063009, China; 4. School of Material Science and Engineering, Xi‘an JiaoTong University, Xi‘an 710049, China)

　　Abstract: BKD-2 polyferrum salt([Fe₂(OH)n(SO₄)_3-n/2]m) floculent made from natural mineral has been
used to treat leather wastewater. The characteristics of original water are shown as follows: CODcr is about 3000　mg/L; Cr³⁺ is about 80 mg/L; S^2- is about 50 mg/L. The experimental results show that the removing rate of　C0Dcr, Cr³⁺ is 65%～70% and 60%～65% respectively in the condition that temperature is normal, pH value is 6-8 and the adding quantity of flocculent is 200 mg/L. And this method has the advantage of low cost.
　　Key words: flocculent; leather; wastewater treatment; coagulation

　　絮凝沉降法是制革废水处理常用的方法。本试验采用新型絮凝剂可有效去除制革废水中有机物、色度、重金属、氮和硫等，操作管理方便，处理效果稳定，不受水温、气温和毒物的影响，还能够去除生物难以降解的有机残留物。

1 废水水质

　　制革废水水样取自齐齐哈尔市某制革厂，该厂采用湿法加工，大量的蛋白质、油脂和化工原料，如酸、碱、盐、鞣剂、加脂剂和染料等随废水排出。废水水质见表1。

表1 未经处理的制革废水监测结果 项目 pH 色度/倍 CODcr/(mg.L^-1) SS/(mg.L^-1) Cr³⁺/(mg.L^-1) S^2-/(mg.L-1) Cl^-/(mg.L^-1) BOD₅/(mg.L^-1) 区间值 8-12 600-2000 3000-3800 2000-4000 60-100 45-55 1000-2000 1000-1200 平均值 10 1300 3400 3000 80 50 1500 1100

2 试验部分

2.1 絮凝剂的制备及其特性
　　BKD－2絮凝剂是以天然矿物质为主要原料，经过—系列物理化学加工处理制备而成的新型复合絮凝剂。该种絮凝剂制备工艺简单，只需将原料干燥、破碎、过筛，然后按一定的投料比在反应槽内与加入的化学试剂反应，结晶处理后即可得到成品。BKD－2絮凝剂兼具絮凝、吸附架桥和吸附脱色等多种功效。固体BKD－2絮凝剂外观呈淡黄色，经分析测试和研究确认，其分子通式为［Fe₂（OH）n（SO₄）_3-n/2］m，n＜2，m＞11。其分子中具有多核络合离子结构，在水溶液中能产生大量的疏水性的氢氧化物聚合体，如［Fe（H₂O）₆]³⁺、［Fe₂（H₂O）₃]³⁺等。
　　BKD－2絮凝剂能够提供大量的络合离子，能够强烈吸附胶体粒子，通过粘附、架桥交联作用，促使微粒凝聚，同时，还可以发生物理化学变化，中和胶体微粒及其悬浮物表面电荷，降低胶团的g电位，因而胶体离子由原来的相斥变成相吸，破坏胶团的稳定性，粒子相互碰撞而沉降[1]。
　　与其它絮凝剂相比，BKD－2絮凝剂无毒无害。化学性质相当稳定、极易溶解于水，且价格低廉、存放方便。
2.2 试验方法
2.2.1 烧杯搅拌试验
　　在500mL烧杯中加人制革废水400mL，调节pH值，使其在絮凝剂最佳絮凝pH范围内，先以200r／min的速度搅拌2min，再以40r／min的速度搅拌10 min，静止20min后过滤，取滤液测定CODcr、色度及Cr³⁺浓度等主要指标。
2.2.2 沉降试验
　　于100mL具塞量商中，先加人制革废水，再加人一定剂量的BKD－2絮凝剂，将量简来回倒置10次后静置。测定不同时间下，絮状物沉降高度，得到絮凝物沉降速度。然后将此沉降的混合液100mL倒入直径为80mm的布氏漏斗中，在常压下过滤，测定其沉降不同时间的絮凝污泥量。

3 试验结果

3.1 搅拌速度对絮凝沉淀效果的影响
　　在絮凝剂添加过程中，一般先用较快速度进行搅拌，使絮凝剂与微粒能充分接触。一旦絮凝作用产生，搅拌速度就应该降低，避免破坏已形成的絮团。本试验采用快速（200r／min）搅拌与慢速（40r／min）搅拌相结合的方式，絮凝效果好。

3.2 pH值对絮凝效果的影响
　　在常温及絮凝剂投加量为 200mg／L的条件下，考察pH值对絮凝效果的影响。图1表明中H值对BKD－2型絮凝剂处理制革废水的絮凝效果影响很大。在pH为7－8的范围内CODcr和色度的去除率，达到最高，分别为68.2％和71.8％。Cr³⁺的去除率在pH值为8.6时最高，达到60.6％。因为在此pH条件下，其一，Cr³⁺生成C₃（OH）₃沉淀，其二，Cr³⁺随着生成的絮状物沉淀沉降下来；随着pH值的继续增加，Cr³⁺的去除率下降较小。同时，SS的去除率在PH为7.3时达到最高，为64.6％。
3.3 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响
　　图2所示，在常温及pH值7.0条件下，随着BKD－2型絮凝剂的加人，CODCr、色度、SS和Cr³⁺的去除率先增大，当絮凝剂的投加量为200－250mg／L时，絮凝效果最好，去除率分别达到68.2％、71.8％、64.6％和60.6％，投加量继续增大时，絮凝效果下降。

　　刚开始投加絮凝剂时，由于使微粒的表面电位降低，微粒间的表面斥力下降，废水中的微粒开始絮凝；随着絮凝剂的增加，微粒的表面电位逐渐降到零，废水中的微粒产生快速絮凝；继续投加，微粒的表面电位又开始上升，斥力增加，絮凝效果变差。
3.4 絮凝剂投加量对沉降速度的影响
　　从图3可以看出：在常温及pH值7.0条件下，絮凝剂的投加量为200mg／L时沉降速度最大，也就是絮凝效果最佳；在絮凝剂的投加量为400mg／L时沉降速度最慢。这说明，絮凝剂的投加量超过最佳值后，随絮凝剂投加量的加大，沉降速度反而降低。这与前面结论一致。

3.5 沉降时间对污泥量的影响
　　图4表明：在常温、最佳投加量及最佳pH值条件下，污泥量随沉降时间的延长而增大。沉降10min污泥量占沉降60min污泥量的 85％左右，说明BKD－2型絮凝剂对处理制革废水的沉降速度很快，絮凝效果良好。

3.6 最佳条件下的处理效果
　　取制革废水各400mL，调节PH值为7.0，絮凝剂用量为200mg／L，沉降时间10min，试验结果见表2。

表2 最佳条件下处理效果 编号 原水 絮凝处理后 Cr³⁺/(mg.L^-1) SS/(mg.L^-1) 色度/(mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) Cr³⁺/(mg.L^-1) SS/(mg.L^-1) 色度/(mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) 1 65.2 2234 1120 2180 26.2 781.8 310 675.8 2 66.4 2168 1250 3214 25.9 757.1 360 1125 3 62.1 2334 1360 3002 25.5 916.9 370 930.6 4 78.9 2448 1480 3225 30.0 881.3 430 1161 5 82.5 2639 1520 3146 30.5 897.4 450 1069 6 90.7 2427 1660 3561 36.2 849.5 480 1139

　　 试验结果表明，最佳絮凝条件下CODcr、色度、SS和CJ3+的去除率分别稳定在65％～70％、70％～75％、64％～66％和60％～65％之间，这就进一步说明BKD－2絮凝剂对于制革废水具有良好的处理效果。

4 结论

　　①常温下，BKD－2型絮凝剂最佳絮凝条件：pH7～8，用量200mg／L，先以200r／min的速度搅拌2min，再以40r／min的速度搅拌10min，静止沉降20min。
　　②BKD－2型絮凝剂处理制革废水，最佳絮凝条件下絮物沉降速度最快，沉降10min时污泥量占沉降60min时污泥量的 85％左右。
　　③制革废水经BKD－2型絮凝剂絮凝沉降后，为进一步用氧化沟、SBR等生物法处理打下基础，使制革废水达标排放。

参考文献：

　　[1] 蒋展鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，1991.

　　作者简介：隋智慧（1971－），男，黑龙江齐齐哈尔人，博士，目前主要从事工业废水治理及环境质量评价等研究工作，电话（010）62348450。