无机絮凝剂PSF与PBS对制革废水的处理

无机絮凝剂PSF与PBS对制革废水的处理
隋智慧;关美艳;汝吉东;刘晶会;陈杰
【摘要】Two kinds of inorganic flocculant PSF and PBS were prepared from pyrite slag, fly ash and blast furnace iron sludge. Both the flocculants were used in combination to treat leather wastewater. The experimental results showed the compound of PSF and PBS had a good flocculation effect in the treatment of leather wastewater. The removal rate of S2-, SS, CODCr, Cr3+and chromaticity was 93.9%, 90.1%, 85.8%, 82.4% and 94.6% respectively in the optimum condition when temperature was normal,pH value was 7.5, dosage of the flocculant PSF and PBS was 70 mg/L and 20 mg/L respectively. The remarkable characteristics of this method were high settlement rate, small sludge volume and low cost of treatment.%用硫铁矿烧渣、粉煤灰以及鼓风炉铁泥作原料制备了PSF及PBS两种无机絮凝剂,并将两种絮凝剂配合使用对制革废水进行处理.结果表明,PSF与PBS复配对废水有很好的处理效果.在常温、pH7.5、PSF用量为70 mg/L、PBS用量为20 mg/L的最佳条件下,复配絮凝剂的处理效果为S2-、SS、CODCr、Cr3+及色度的去除率分别为93.9%、90.1%、85.8%、82.4%和94.6%.PSF与PBS复配使用具有絮凝沉降速度快、污泥体积小、处理废水费用低等特点.
【期刊名称】《皮革与化工》
【年(卷),期】2017(034)003
【总页数】5页(P13-16,36)
【关键词】硫铁矿烧渣;粉煤灰;鼓风炉铁泥;絮凝剂;制革废水
【作者】隋智慧;关美艳;汝吉东;刘晶会;陈杰
【作者单位】齐齐哈尔大学轻工与纺织学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大
学轻工与纺织学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学轻工与纺织学院,黑龙江
齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学轻工与纺织学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈
尔大学轻工与纺织学院,黑龙江齐齐哈尔161006
【正文语种】中文
【中图分类】X703
硫铁矿烧渣是以含硫矿石为原料、制取硫酸过程中排放的一种粉状废渣。

硫铁矿烧渣中一般含铁为20%～60%，还有贵重金属如Cu、Ag、Au等，可见，硫铁矿烧渣是一种二次资源。

因此，综合利用硫铁矿烧渣已引起了国内外的广泛重视，如制砖、选渣后制团炼铁、提取有色金属及贵金属等[1]。

利用硫铁矿烧渣制备絮凝剂
处理废水的报道很多[2-5]。

粉煤灰和鼓风炉铁泥主要是电厂及钢厂废渣，它们含
有丰富的Al2O3和Fe2O3，而利用二者制备絮凝剂处理污水的研究也很多[6-8]。

制革废水中含有大量蛋白质、染料、油脂、硫化物、铬盐以及毛渣等有害物质，是污染严重、较难处理的工业废水。

目前国内对制革废水的处理，通常采用物化预处理后进行生化处理的工艺。

因混凝法具有诸多优点，故物化预处理主要是采用混凝法。

混凝在制革废水处理中占有重要地位。

而混凝效果的好坏主要取决于对絮凝剂的选择。

本文利用硫铁矿烧渣、粉煤灰、鼓风炉铁泥等工业废渣制备了PSF及PBS两种絮凝剂，并将这两种絮凝剂配合使用、采用混凝法处理制革废水，探讨了其处理制革废水的效果。

1.1 实验试剂、仪器
主要试剂：浓硫酸（分析纯），哈尔滨化工化学试剂厂；盐酸（分析纯），哈尔滨化工化学试剂厂；硅酸钠（分析纯），北京市化学试剂公司；氢氧化钠（分析纯），哈尔滨化工化学试剂厂；氯化钠（工业级），市售；PSF（自制）；PBS（自制）。

主要仪器：HH-S1电子恒温水浴锅，江苏省金
坛市医疗仪器厂；DZF-6020型真空干燥箱，北京利康达圣科技发展有限公司；
D-8401型多功能搅拌器，江苏省金坛市医疗仪器厂；DBJ-621型六联定时变速
搅拌机，苏州市大隆仪器仪表有限公司；79HW-1恒温磁力搅拌器，金坛市佳美
仪器有限公司；72型分光光度计，上海分析仪器厂。

1.2 絮凝剂制备方法
PSF絮凝剂的主要制备原料为硫铁矿烧渣，取自大庆市某硫酸厂。

PSF絮凝剂的制备工艺流程如图1所示，制备工艺较简单。

按图1步骤制备PSF絮凝剂。

（1）硫铁矿烧渣中Fe3+的浸取：在适当硫酸浓度、液固比、反应温度、烧渣粒度、反应时间以及适量助剂条件下，三价铁的浸出率可达93%以上；（2）PSF最佳制备条件为：Fe/Si摩尔比为1，硅酸活化pH为2，活化时间为1.5h，陈化时间为2.5 h。

PBS主要制备原料为齐齐哈尔某电厂粉煤灰及某钢厂鼓风炉铁泥。

将60 g粉煤灰、30 g铁泥和助溶剂（NaCl，5.5 g左右）置于一个带有搅拌装置的500mL烧杯中，加入150mL 3.5mol/L的H2SO4，在电热板上缓慢加热2.5 h，即得酸浸粉煤灰絮凝剂(PBS)。

该絮凝剂为黏稠、灰色液体，比重为1.5～1.6
g/cm3，pH值为1～2，硫酸铝含量为25～30 g/L，硫酸铁含量为35～40 g/L。

1.3 制革废水处理方法
制革废水水样取自某制革厂综合废水排口，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。

PSF絮凝剂与PBS絮凝剂配合使用对制革废水进行处理，其处理工艺流程如图2
所示。

用DBJ-621型定时变速搅拌机在1 L烧杯中进行实验。

取500mL废水，加入适
量的PBS絮凝剂，在转速为280 r/min下搅拌2min，使絮凝剂充分分散。

随后
降低转速至120 r/min，继续搅拌8min；然后加入一定量的PSF絮凝剂，以200 r/min搅拌1min，调节转速为60 r/min搅拌8min，静置20min后取距液面
25mm处的上清液分析水质。

于100mL具塞量筒中，先加入制革废水，再加入一种或两种适量的自制絮凝剂，将量筒来回倒置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。

采用过滤碘量法测定制革废水中的S2-，采用恒重法测定制革废水中悬浮物，采用重铬酸钾法测定制革废水中CODCr，采用二苯碳酰二肼（DPC）分光光度法测定制革废水中的铬，采用稀释倍数法测定制革废水的色度（Colourity）。

2.1 PSF与PBS用量对絮凝效果的影响
按1.3.3实验方法，在常温下，变换PSF与PBS复配时的用量及pH值，其对废
水的絮凝效果见表2。

由表2可以看出，在pH值为7.5、PSF与PBS复配用量为（70+20）mg/L时，处理效果最佳。

SS、 CODCr、色度的去除率分别为90.1%、85.8%、94.6%。

2.2 加药方式对絮凝效果的影响
按照絮凝实验方法对制革废水进行处理，以PSF（70mg/L）为主，再配以少量PBS（20mg/L），先以280 r/min后以60 r/min搅拌，水样pH值为7.5。

通过变换不同的加药方式，考察不同加药方式对废水处理效果的影响，实验结果见表3。

从表3可以看出，加药方式对废水处理效果有一定影响。

先加PBS再加PSF，沉
降速度最快，污染因子去除率最高，絮凝效果最好；先加PSF再加PBS絮凝效果次之；同时加入PBS和PSF絮凝效果最差。

这是因为若PBS絮凝剂和PSF絮凝
剂同时加入，PBS絮凝剂在废水中随着时间的增加，附着力逐渐降低，这时与其
同时加入的PSF絮凝剂在水中呈纤维状飘浮着，两者的结合松散，形成的絮团内
渗入水分，沉降慢，且容易散开；先加入PBS，快速搅拌后，再加入PSF，使PBS絮凝剂形成的团粒被PSF包围起来，通过慢速搅拌，逐渐将内部水分挤出，
絮凝效果较好。

因此，为达到较好处理效果，本实验确定先加入PBS，快速搅拌；尔后加入PSF，慢速搅拌。

2.3 不同絮凝剂沉降速度与污泥体积对比分析
在最佳工艺条件下，按絮凝沉降实验方法，在500mL制革废水中分别加入PBS、PSF及（PBS+ PSF）三类不同的絮凝剂处理后，倒入500mL量筒中，观察测量
不同沉降时间的上清液高度，实验结果如图3所示。

20min后量取的清液和沉淀
高度(mm)如表4所示。

由图3可见，PBS+PSF及PSF絮凝剂对污泥沉淀速度均很快，它们在12min左
右即可完成沉降，这主要得益于PSF絮凝剂的高分子枝状结构，吸附架桥作用明显，因而沉降加速。

而PBS的沉降速度不及其他两类絮凝剂，它在16min以后才基本上完成沉降，这主要是由其自身结构决定的，由于其分子量较小，因而絮凝效果不及PSF絮凝剂。

表4表明，三者相比，20min后PBS处理的废水的污泥体积最小，这是由于粉煤灰属多孔性物质，酸浸后的粉煤灰比表面积大大提高，因而吸附作用大幅增强，这也是粉煤灰絮凝剂最突出的特点。

PBS+PSF兼具PBS及PSF 絮凝剂的特点，其污泥体积略高于PBS的污泥体积，但对比图3及表4的实验结果，PBS+PSF的综合沉降性能最好。

2.4 PSF及PSF与PBS复配处理制革废水结果比较
在常温、最佳pH及最佳用量下，用PSF、PBS+ PSF不同的絮凝剂分别处理实验水样，测定处理后水质S2-、SS、CODCr、Cr3+及色度，处理结果见表5。

用PBS+PSF处理后制革废水水质及污水排放标准见表6。

从表5可见，通过PSF与PBS复配，各污染物指标去除率较之单独使用PSF得到进一步提高，废水处理效果进一步加强。

对于SS，PSF及PBS+PSF处理效果基
本相当，这是由于PSF絮凝剂与PBS+ PSF的作用相同，都具有凝聚性能，因此
能产生基本相同的絮凝效果。

但对于CODCr、Cr3+、色度等依靠吸附作用才能去除的组分，PBS+PSF絮凝剂的处理效果优于PSF单独处理的效果，这主要得益于PBS具有优良的吸附性能。

由于PBS原料中特别是铁泥中含有较多的C，煤经过
高温后，由于燃烧不完全，形成了一类孔隙比较发达的类似于活性炭结构的物质，具有很强的吸附作用，对于水中可吸附的物质处理效果明显。

对于硫化物的处理，PBS+PSF的处理效果优于PSF。

其主要原因在于PBS及PSF中含有大量的Fe3+离子，在中性及弱碱性条件下，可与S2-离子形成Fe2S3的胶体沉淀，借助于
Fe3+和Al3+离子在此时形成的多核羟基络合物的脱稳和PSF絮凝剂的吸附架桥
和网捕作用，能达到很好的除硫效果。

由表6可以看出，经PSF与PBS复配处理制革废水，虽然获得了较理想的处理效果，但除色度达到了国家一级排放标准外，其余各污染物指标均未达到国家二级排放标准，因此，还需进行后续的生物处理。

同时看到，通过絮凝处理，制革废水的污染负荷大大降低，使得后续的生物法更容易实施。

（1）PSF与PBS复配时加药方式对其絮凝性能有一定影响。

在先加PBS再加PSF、常温、pH7.5、PSF用量为70mg/L、PBS用量为20mg/L的最佳条件下，复配性能较单独使用PSF的效果要好。

最佳条件下，复配絮凝剂的处理效果为
S2-、SS、CODCr、Cr3+及色度的去除率分别为93.9%、90.1%、85.8%、82.4%
和94.6%。

（2）PSF与PBS絮凝剂的制备主要原料为工业废渣，原料来源丰富、价格低廉，制备工艺简单，且PSF与PBS复配处理制革废水时絮凝剂用量较少，处理废水费用较低，是一种较理想的处理制革废水的方法。

（3）PSF与PBS配合使用尤其适用于对制革废水进行二级处理以前的预处理，这样可以大大提高废水的生化处理效果。

【相关文献】
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