摘要：選用季銨型陽離子脫色劑與聚合氯化鋁（PAC）復配對印染廢水進行深度處理。研究結果表明，複合絮凝劑處理印染廢水效果較好，在pH 值為8 的條件下，當季銨型陽離子脫色劑投加量為4 mg/L，PAC 投加量為10 mg/L 時，印染廢水的脫色率可達91.2%，COD 去除率達58.6%。季銨型陽離子脫色劑和PAC 復配使用能降低投藥量、提高處理效果，應用於印染廢水深度處理的前景良好。
關鍵詞：印染廢水；複合絮凝劑；季銨型陽離子脫色劑；聚合氯化鋁
0 前言
印染行業用水量大、廢水回用率低、水資源浪費嚴重，在節能減排的大背景下，印染廢水回用已被越來越多的企業所關注。深度處理印染廢水並進行回用，不僅可節約大量新鮮水，還能直接減少廢水排放量，對促進印染行業可持續發展有重要意義[1-2]。膜處理技術雖然可以達到較高的廢水回用要求，但其投入以及維護處理費用較高[3-4]。在現階段節能減排的壓力下，企業迫切希望在原有處理工藝的基礎上，經過適當地改進或增加一些設備，以最少的投入，實現廢水回用。福建某印染有限公司在改擴建方案上，要求對印染廢水在達標處理的基礎上進行深度處理，達到回用水水質標準，並降低處理成本。
季銨型陽離子脫色劑是一種新型高效的有機高分子絮凝劑，在吸附架橋和吸附電中和作用下，使染料分子失穩並與水分離。聚合氯化鋁（PAC）由形態多變的多元羧基絡合物組成，在水解過程中，伴隨發生凝聚、吸附和沉澱等物理化學過程，絮凝沉澱速度快。選用季銨型陽離子脫色劑與PAC復配深度處理印染廢水，可以提高絮體沉降性能，彌補有機高分子脫色劑單獨使用時絮體沉降性能欠佳的不足[5-8]，為印染廢水深度處理後回用提供切實可行的方案。
1 試驗部分
1.1 廢水、儀器與試劑
廢水取自晉江某印染廢水處理站氣浮池出水，COD 75 mg/L，色度42倍，pH值6.56
儀器FA2004N 電子天平，7230 型分光光度計，PHS-3C 型精密酸度計，JJ-4 六聯電動攪拌器，JHR-2型節能COD恆溫加熱器
試劑季銨型陽離子脫色劑（自製，主要由雙氰胺、甲醛、氯化銨按一定比例縮聚反應製得），聚合氯化鋁（PAC，工業品），硫酸、硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨（均為分析純）
1.2 廢水處理
取200 mL 水樣置於燒杯中，用0.10 mol/LNaOH，0.05 mol/L H2SO4 調節pH 值，投加脫色劑，並以200 r/min 的轉速快速攪拌2 min，然後以60 r/min慢速攪拌10 min，靜置沉澱30 min後取其上清液，測定其色度和COD。
1.3 性能測試
色度採用GB 11903—1989《水質色度的測定稀釋倍數法》測定；
pH值採用GB 6920—1986《水質pH值的測定玻璃電極法》測定；
化學需氧量COD 採用GB 11914—1989《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》測定。
2 結果與討論
2.1 季銨型陽離子脫色劑對廢水處理效果的影響
2.1.1 季銨型陽離子脫色劑的質量濃度
單獨使用季銨型陽離子脫色劑對廢水進行處理時，脫色劑質量濃度對色度和COD去除率的影響見圖1。
由圖1可以看出，脫色率隨著季銨型陽離子脫色劑質量濃度的增大而增大，後趨於平穩，質量濃度為12 mg/L時，脫色率達到最大值為82.8%。COD去除率隨著脫色劑質量濃度的增加先增大後下降。這是因為季銨型陽離子脫色劑是一種有機絮凝劑，主要通過吸附架橋和吸附電中和機理起作用。脫色劑在脫色過程中，其分子中的陽電荷對染料陰離子有吸附中和作用，而且其大分子呈線性結構，能對染料分子及細小分散絮體起架橋吸附作用，形成較大絮體，從水體中分離，脫色和去除COD的效果較好。繼續投加脫色劑，廢水中的微粒被過多的脫色劑包圍，失去同其他微粒結合的機會，達到另一種穩定狀態，不易凝聚，因而絮凝效果變差。
2.1.2 溶液pH 值
季銨型陽離子脫色劑在不同pH值條件下會表現出不同的形態，染料分子在不同pH值下結構也會發生變化。pH值對季銨型陽離子脫色劑廢水處理效果的影響如圖2所示。
由圖2可知，溶液pH值為3~8時，隨著pH值的增大，混凝效果略有上升，但變化不大。當pH值大於9時，混凝效果變差。這是因為pH值較高時，季銨型陽離子脫色劑分子中所帶的正電荷會被溶液中的OH-中和而減少，使得脫色劑與染料分子的結合能力減弱，吸附架橋作用減弱，絮凝作用降低，降低了脫色、去除COD的效果。
2.2 PAC 對廢水處理效果的影響
2.2.1 PAC 的質量濃度
單獨使用PAC對廢水進行處理時，PAC質量濃度對色度和COD去除率的影響見圖3。
由圖3可見，隨著PAC質量濃度的增加，色度和COD的去除率逐漸增大；當PAC質量濃度達到10 mg/L時，廢水色度和COD的去除率達到最佳效果；繼續增加PAC質量濃度，廢水處理效果逐漸變差。這是因為隨著PAC質量濃度的增加，水中的多核聚合羥基絡離子與汙染物膠體發生電中和、吸附、卷掃作用，促進膠體和懸浮物等快速脫穩、凝聚和沉澱，表現出良好的混凝效果，色度和COD去除率上升。但PAC過量添加，這些多核聚合羥基絡離子表面活性中心被佔據，反而影響其電中和作用，同時這些過量的多核聚合羥基絡離子會使汙染物顆粒形成帶正電荷的膠體，重新分散在水中，產生膠體保護作用，甚至重新穩定，即「再穩」[9]，從而降低絮凝效果，色度和COD的去除率變差。
2.2.2 溶液pH 值
pH值對PAC的混凝效果如圖4所示。
由圖4可見，pH值在4~9範圍內，有較好的色度和COD去除率，最佳pH值為8。這是因為不同的pH 值下，PAC 會形成不同的水解聚合形態，當pH值<3時，鋁的形態主要以[Al（H2O6）]3+的形式存在；當pH值>4時，鋁的形態主要以鹼鋁離子的形式存在，並有氫氧化鋁形成；當pH值>9時，會生成偏鋁酸鹽，從而影響混凝效果[10]。
2.3 季銨型陽離子脫色劑和PAC 復配對廢水處理效果的影響
調節水樣pH 值為8，固定PAC 為10 mg/L，改變季銨型陽離子脫色劑的質量濃度（1、2、3、4、5、6 mg/L），研究季銨型陽離子脫色劑和PAC復配對廢水處理效果的影響，結果見圖5。
由圖5可見，當季銨型陽離子脫色劑和PAC的投加質量濃度分別為4 mg/L和10 mg/L時，色度和COD的去除率分別為91.2%和58.6%。採用季銨型陽離子脫色劑與PAC復配處理印染廢水可明顯提高脫色絮凝效果，其主要原因是季銨型陽離子脫色劑通過其鏈狀分子的吸附架橋作用能有效增加絮體顆粒尺寸，兩者復配使用會產生協同效應，使絮凝體聚集較快，結構緊密，易沉降，明顯提高色度和COD去除率，並減少了季銨型陽離子脫色劑的投加量，降低經濟成本。
2.4 工程應用
將季銨型陽離子脫色劑與PAC按2∶5的比例復配，應用於晉江某集團汙水處理站尾水的深度處理，經混凝沉澱再經離子交換樹脂軟化處理後，出水水質達到回用水要求，詳見表1。
3 結論
（1）用季銨型陽離子脫色劑與PAC複合絮凝劑深度處理印染廢水，具有良好的混凝效果。在廢水pH值為8，復配絮凝劑季銨型陽離子脫色劑和PAC質量分數分別為4 mg/L和10 mg/L時，色度去除率達91.2%，COD去除率為58.6%。
（2）季銨型陽離子脫色劑是一種性能優良的脫色絮凝劑，具有較高的脫色能力，能有效地應用於印染廢水的深度脫色治理。季銨型陽離子脫色劑和PAC復配使用產生協同效應，使絮凝體聚集較快且密實性，沉降性得到改善，明顯提高脫色絮凝效果，並大大減少有機絮凝劑用量，節降經濟成本。
（3）採用脫色絮凝劑對廢水進行深度處理，可以在原有工藝的基礎上，結合餘濁、硬度及鐵離子的控制，可以實現同膜處理相同或接近的效果（除鹽外）。該工藝能以最少的投入，實現汙水回用，因而更容易被染廠接受，從而達到減少自來水消耗、減少汙水排放、節能的目的。
來源：《印染》
作者:李紅蓮 等