混凝沉淀-生物接触氧化法处理水性油墨废水的研究

好氧生物接触氧化系统有配水槽 、 计量泵、 好氧 生物接触反应器（ 有效容积 ０ 耐， ． ２ 分为前后两单 元）曝气系统等组成。如图 １ 、 所示： ， 分析方法 ． ３
吸
卜一一一一，
图 １ 生物接触氧化试验装置流程图 １ 配水槽 ２ 计量泵３ 进水管４ 好氧生物接触反应器Ｓ Ｄ Ｙ Ｔ弹 性立体填料 ６ 出水管７ 空气调节阀８ 空气压缩机 ９ 曝气头
（） ５温度： 水银温度计。 （） ６色度： 稀释倍数法。 （） 分光光度法， ７透光率： 以去离子水为参比， 测
川 溶解氧（ｏ 采用溶解氧测定仪进行测定。 Ｄ ： ）
定波长为６ ｎ 。 ｌｍ ｏ
１ 废水水质 ． ４ 试验用废水包括水性油墨废水和生活污水。水
（） 值： ２ｐ 采用数显ｐ 计测定。 Ｈ Ｈ （ 化学需氧量（ Ｄ ： ） ３ Ｃ ｃ 重铬酸钾法， Ｏｒ ） 依据国家
标准 Ｇ ｌ ｌ一９ Ｂ ｌ ４８。 ｇ （ 五日 ） ４ 生化需氧量（ Ｄ ） Ｂ ：： Ｏ 稀释接种法， 依据 国 家标准 Ｇ ７８一 。 Ｂ４ ８ ７
１ 梦 、．ｇ 、．岁 、．ｇ 、 ０ Ｌ １ ｇ 。 ． Ｌ２ ／ ５ Ｌ７ ／ ８ ｇ 、０ Ｌ ３ ｓ Ｌ ０ ｓ Ｌ ／ ／ 结果表明：随着硫酸亚铁投加量的增加 ，Ｏ ＣＤ 去除率出现先增加后降低的趋势，色度的去除率一
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但基本能维持在 ７％以上； ０ 上清液的透光率也有很
好的表现， ５％以上。当投加量在２ 叭 时三项 在８ ． ５
为： 硫酸亚铁５ Ｌ 聚合氯化铝２ Ｌ 硫酸铝２ 梦， 留， ． ５ 留， Ｌ然后调节水性油墨废水的ｐ Ｈ值， 进行混凝沉淀 试验。 综合考察ｐ Ｈ值对ｃ Ｄ和色度的去除率以及 ０
上清液透光率的影响。确定它们处理水性油墨废水
般只能达到 ５％ 最高为 ６． ％； ， ３ ３ 透光率也是如此。 ８ 这是因为水性油墨废水中的主要污染物在水中是以 胶体形式存在， 带负电荷， 无机铁盐的加人， 使胶体 粒子发生电中和，使其相互吸引而形成小絮团。但 是， 当加人过多时， 胶体带过多的正电荷， 从而相互 排斥而又出现分散现象 ，表现为 Ｃ Ｄ去除率下降。 Ｏ
第一作者简介： 蔡炎兴 男 １７ 年生 工程硕士生 主要从事环境管理和废水处理研究 ９ ０
上海化＿ 卜
第 ３卷 １
适的溶解氧、 接触时间、 有机负荷等工艺参数。 １ 仪器、 ２ 试剂和装置 １ ． 试验使用的仪器和试剂 ．１ ２
５ １ ８一 磁力搅拌器，Ｂ０一 Ａ ４Ｎ电子分析天平， １ ｕ 一１ 紫外分光光度计， ２ｐ ｖ ２０ ０ ５ ５Ｈ计， Ｚ１ 温 一 Ｓ 一５ Ｔ ０ 度计，Ｏ Ｅ ３Ａ型溶解氧测定仪。 Ｍ Ｄ Ｌ０ ８ ＦＳ４ Ｈ 、１ （ ３１ 必 Ａ ）［２ Ｈ ｎ ＯＡ ２５办・ Ｈ （Ｒ， １Ｏ ） ｅＯ・ Ｚ ７ ０ ８ Ａ（ ｃ 聚合氯化铝（Ｒ，Ａ ｌ 司。 Ａ） Ｐ Ｍ聚丙烯酞胺（Ｒ， Ａ） 硫酸 （Ｒ， Ａ） 氢氧化钙（Ｒ。 Ａ） １ ． 接触氧化试验装置 ．２ ２
的混凝剂［ ］ ９ 及它们与助凝剂 Ｐ Ｍ的组合进行对比试 Ａ 验， 综合分析其混凝性能， 确定适合的混凝剂、 助凝
剂及其投加量、 混凝ｐ Ｈ值、 慢速搅拌时间等工艺参
数。
第二阶段： 按照第一阶段试验得到的工艺参数， 将一定数量的水性油墨废水进行混凝沉淀，取上清 液按 １ １ 的比例与生活废水混合。在好氧生物接 ： ０ 触反应器中， 通过接种挂膜、 微生物菌种驯化， 使微 生物适应混合废水环境，然后改变反应器内废水的 溶解氧浓度 、 接触时间， 测定进出水的 Ｃ Ｄ 确定合 Ｏ，
第一阶段 取 ｏ Ｌ ： Ｚ ｍ 水性油墨废水于烧杯中，
调节ｐ Ｈ值， 加人适量的混凝剂， 在转速为３ ｒ ｉ ０／ ｎ ｍ
下快速搅拌 ｓ ｉ，然后滴加适量的聚丙烯酞胺 ｍ ｎ
（ Ｍ， ｐ ） Ａ 在转速为４ ｒ ｉ下慢速搅拌Ｚ ｍｎ ０ ｍｎ ／ ｏｉ 。静置 ０ ｉ ３ ｍ 取上清液， Ｃ Ｄ 、 ｎ 测定 ｏ ｃ色度和透光率。通过 ｒ 对硫酸亚铁（ｅ０・ Ｚ）聚合氯化铝（ １Ｏ ） Ｆｓ４ ＨＯ 、 ７ ［２ Ｈｎ Ａ（ Ｉ Ｃ ） 司ｍ、 硫酸铝（ ２０３ ８ 刃） １ ５ １ Ａ （ ・ Ｈ 这三种应用最广泛 ） ＃
示， 硫酸亚铁的混凝效果最差， 四项指标均在 ７％ ０ 以下。 虽然在色度去除率和上清液透光率方面， 硫酸 铝略逊于聚合氯化铝， Ｃ Ｄ去除率和上清液体 但在 Ｏ 积比率方面， 硫酸铝较聚合氯化铝有明显优势， 两项 指标分别达 ８． ％ ８％。 ３ ８ 和 ０ 考虑到沉渣的处理以及 ４ ｃ Ｄ去除率两个因素， ０ 选定硫酸铝为最佳混凝剂。
表 １ 水性油墨废水和生活污水的水质指标
水性油墨废水
生活污水
． ６ １ ６
２６ ０ ３０ ０ ３￣ ９
５￣０ ３ ２５
１０ ０ ０
＜ ２３ １．
． ７ ７一８ ０．
墨绿接近黑色， 有恶臭 灰色， 有轻微臭气味
２ 结果与讨论
２ 混凝剂的相对最佳 ｐ ． ， 日值
根据矾花形成试验初步确定混凝剂最小投加量
量３ ） 班 、 助凝剂聚丙烯酞胺（ 投加量ｓ 叭） Ｈ值为６ 工艺条件下， ｍ 、 ｐ ． ５ 经过混凝沉淀， Ｄ Ｃ 去除率达 Ｏ ３２ ８． 色度去除率达９％ ％， ８ 。上清液与生活污水混合的 废水在溶解氧浓度为４ｓ 叭 、 一 ｍ 接触时间为 巧． １．ｈ 经接触氧化处理，Ｏ ７８３ 工艺条件下， 一 Ｃ Ｄ去除率在８％ ０ 以上， 最终的出 水水质达到我国 污水综合排 《
术路线。
１ 试验部分
１１ 试验流程和方法 ． 试验分两个阶段— 氧化试验 ， 其流程为 ：
混凝沉淀试验和生物接触
水 油 废 川混 沉 一 性 墨水 凝淀
－
混凝剂 生活污水 工 上清液
一 －－‘知卜
断一触 卜水 接化出 氧
放标准》 的要求。它为水性油墨生产企业和印刷企业提供了一条有效的废水处理技术路线。 关键词 水性油墨废水 混凝沉淀 接触氧化 中图分类号 Ｘ７ ３ ０
０ 前言
由于水性油墨用水作溶解载体，几乎不含有机 溶剂， 因此具有不燃不爆、 对大气环境无污染 、 印刷 品表面无残留溶剂、不损害接触人员健康等环保安 全特性， 目 是 前唯一经过美国食品药品协会认可的 环保安全型液体印刷油墨。盛威科（ 上海） 油墨有限 公司以生产高档食品包装用印刷油墨著称， 该公司 将水性油墨应用于牛奶和饮料复合纸包装上 ，获得 巨大成功。但是， 在水性油墨生产和应用过程中， 由 于设备的清洗， 会产生一定数量的废水。 废水的主要 污染物是亲水性颜料、 丙烯酸树脂以及石蜡等添加 剂， 具有高 Ｃ Ｄ 高色度、 Ｏ、 难生物降解的特点 ， 直接 排放 ， 会造成很大的环境污染。 在诸多处理方法｛ 中， ， 单纯的生物法不能满足 一 处理的要求， 化学混凝法和超滤技术对去除 Ｃ Ｄ和 Ｏ 色度比较高效可靠， 微电解 、 化学氧化和厌氧生物处 理等方法可提高废水可生化性。 本文采用了传统的化学混凝法作为预处理， 探 索用生物接触氧化法作进一步的处理。为提高废水 的可生化性，采取大比例的生活污水与预处理后的 废水混合。 研究结果表明， 该工艺不仅能有效处理水 性油墨废水， 还同时处理了生活污水， 可为水性油墨 生产企业和印刷企业提供了一条有效的废水处理技
列为：５ Ｌ２ ｇ 、０ Ｌ６ 留 、０ Ｌ８ 留 ， １ 岁 、ｓ Ｌ５ 梦 、０ Ｌ７ 留 、０ Ｌ ． ．ｊ ． ． ． ．
聚合氯化铝的投加量系列为：５ Ｌ１ 岁 、０ ． ０ 留 、０ Ｌ２ ． ． 留 、０ Ｌ６ 岁 、５ Ｌ硫酸铝的投加量系列为： 在 Ｌ４ 留 、０ Ｌ７ 梦 ， ． ． ． 投加量超过２ 岁 时也出 ． Ｌ ５ 现去除 低的 率降 趋势，
｛ 硫 亚 ． 铝 口硫酸 铝 四 酸铁 聚
（岁 ）斧 淡 有 ０ ０ ０
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－ 一ｃＤ ４ ０ 去除率 ， 一色度去除率 ‘ ‘
２５ ０ ５ 丈〕 、） （ ？ 别） １ ０ ０ ０ １． ０ ２５
ｍ Ｌ 刁 。
０
， 弓 ０ ０
三种混凝剂（ 硫酸亚铁、 聚合氯化铝、 硫酸铝） 在 各自 的最佳投加量（９ 、酬 、５ Ｌ ５ ／ ２ Ｌ２ 岁 和相对最佳 Ｌ ． ） ｐ ０５７ 、５ 下， Ｈ值（ 、０６ ． ．． ） 分别与助凝剂聚丙烯酞胺 （ Ｍ （ｏ 岁 ） 进行对比 ｐ ） ．ｍ Ｌ Ａ ５ 配合， 试验。 结果如图２ 所
第 ３ 卷第７ １ 期
２０ 年 ７月 ０６
上海化工 Ｓａ只ａＣ ｅ ｉ ｌｎｕｔ ｈｎｈｉ ｈｍｃ ｌｄｓ ａ 仔
・ ３・ １
混凝沉淀 一生物接触氧化法处理 水性油墨废水的研究
蔡炎兴 张振家
上海交通大学环境科学与工程学院 （ 上海 ２０ ０ ０２） ４
摘 要 研究了混凝沉淀 一 接触氧化组合工艺处理水性油墨废水。结果表明， 水性油墨废水在混凝剂硫酸铝（ 投加
指标达到最佳，Ｏ Ｃ Ｄ和色度的去除率以及透光率分
第７ 期
蔡炎兴等 ： 混凝沉淀 一 生物接触氧化法处理水性油墨废水的研究
・ ５・ １
别为 ８． ％、 ． ％ 、 ． ０４ ９ １ ９５ １ ４ ５ ４ ％。 ２３ 混凝剂与助凝剂组合对混凝效果的影响 ．
以上 ，色度去除率在 ９％以上。上清液透光率在 ０ Ａ ０ ９％以上， 综合各项指标，选定 Ｐ Ｍ投加量为 ５
于时间不够长， 絮体慢慢长大但尚未完全形成，Ｏ ＣＤ 去除率较低， ７％以下。 在５ 当＞ ｍ 后，Ｏ ０ ｎ ２ ｉ Ｃ Ｄ的去 除率稳定在 ８％以上； ０ 色度去除率和透光率的变化 不是很明显，分别在 ９％ ９％ ０ 一 之间和 ８％一 ％ ４ ５ ９ 之 ７ 间， 但稍有下降趋势， 这是因为长大的絮体在水流的 紊动剪力下容易破碎， 造成色度反而升高。 所以慢速 搅拌时间确定为 ２ ｍ 比较合适。 ０ ｉ ｎ ２ 最佳混凝工艺条件下的试验结果 ． ７ 在混凝工艺参数分别为： 混凝剂（ 硫酸铝 ） 投加
６ ０
投 加最１ ｇ” （ 七） ｍ
图 ４ 助凝剂 尸 Ｍ在不同投加量下的 Ｃ Ａ ＯＯ和色度去除率
２６ 慢速搅拌时间对混凝效果的影响 ．
在ｐ ６ 、 Ｈ值＝ ５硫酸铝（留 、 Ｍ 留 工艺条 ． ３ ＬＰ （ Ｌ ） Ａ５ ） 件下， 慢速搅拌时间分别为ｓ ｉ、 ｍｎＺ ｍｎ３ ｍｎｌ ｉ、 ｉ、 ｏ ｏ ０ ｍ 、ｍ ， ｎ０ ｎ ｉ ４ ｉ 观察不同慢速搅拌时间对混凝沉降效 果的影响。结果显示： 当慢速搅拌时间＜ ｍ ， ０ ｎ ２ ｉ由
时能高于 ６％。但此时， ０ 沉渣特别多、 上清液体积比 率只有 ２％ ５ 左右且色度去除率很低。综合考虑， 确 定聚合氯化铝最佳投加量为 ２ Ｌ 岁。 硫酸铝对 Ｏ Ｃ Ｄ和色度的去除率都非常好， 虽然
在相对最佳的ｐ Ｈ值下， 各混凝剂的投加量对混
凝效果有直接的影响。 试验中， 硫酸亚铁的投加量系
确定硫酸亚铁的最佳投加量为ｓ Ｌ ｌ ｇ。
聚合氯化铝对水性油墨废水的色度去除率效果 极好 ， 最高能达到 ９％， 但是对 Ｃ Ｄ的去除效果一 Ｏ
所对应的 相对最佳ｐ Ｈ值分别为９ 、０６ 。 ．７ 、５ ５ ．．
２ 混凝剂投加量对混凝效果的影响 ． ２
般， 基本在４％ ６％ ５ 一 之间， ０ 只有当投加量在７ 留 ． Ｌ ５
＿ ＿ 一 亡 Ｄ 魄・ Ｉ 白ｌ 卿 （ ｐ 止＿Ｏ （ 户） 珍户鸭‘ Ｈ
５ ￣１ ８ ） （ ０ ４ （ ） Ｘ １０ ３ ２ ５￣８
性油墨废水取自 盛威科（ 油墨有限公司工业废 上海）
水储罐（ ３， 巧ｍ）生活污水取 自 该公司生活污水集水 井（０ ３， ５ ｍ）它们的水质指标如表 １ 所示。