造紙廢水成分復(fù)雜,含有大量纖維、木質(zhì)素、膠體顆粒及溶解性有機(jī)物,若直接排放會(huì)嚴(yán)重污染水體。聚合氯化鋁(PAC)與聚丙烯酰胺(PAM)組成的復(fù)合絮凝劑,憑借 “PAC破穩(wěn)凝聚+PAM橋聯(lián)絮凝” 的協(xié)同作用,能高效解決造紙廢水的澄清難題,在預(yù)處理、中段水處理及污泥脫水環(huán)節(jié)均展現(xiàn)出優(yōu)異性能,其應(yīng)用原理、工藝要點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)如下:
1、復(fù)合絮凝的協(xié)同作用原理
PAC與PAM的復(fù)合應(yīng)用,本質(zhì)是通過 “無機(jī)絮凝劑初級(jí)凝聚+有機(jī)高分子絮凝劑深度絮凝” 的階梯式反應(yīng),彌補(bǔ)單一絮凝劑的不足:
PAC溶于水后會(huì)電離出Al3?,在水解作用下生成多核羥基鋁離子(如 [Al?(OH)?]??、[Al??O?(OH)??]??)。這些離子帶正電荷,能快速中和造紙廢水中帶負(fù)電的膠體顆粒(如纖維碎屑、木質(zhì)素膠體),打破膠體的電荷平衡(即“破穩(wěn)”),促使膠體顆粒相互碰撞,形成微小、松散的 “微絮體”。但單一PAC成的微絮體顆粒小、沉降速度慢,且難以捕捉水中細(xì)小懸浮物,處理效率有限。
PAM是線性高分子聚合物,分子鏈上帶有大量酰胺基(-CONH?),兼具親水性與吸附性。當(dāng)PAC形成微絮體后,PAM的長(zhǎng)分子鏈能像 “橋梁” 一樣,一端吸附在某一微絮體表面,另一端吸附其他微絮體,通過 “橋聯(lián)作用” 將分散的微絮體串聯(lián)成體積大、密度高的 “大絮體”。同時(shí),PAM還能通過 “卷掃作用” 包裹水中殘留的細(xì)小顆粒,進(jìn)一步提升絮凝效果,使絮體快速沉降,大幅縮短澄清時(shí)間。
2、在造紙廢水處理各環(huán)節(jié)的應(yīng)用工藝
造紙廢水處理需分環(huán)節(jié)針對(duì)性處理,復(fù)合絮凝劑的投加方式、用量及工藝參數(shù)需結(jié)合廢水特性調(diào)整,核心應(yīng)用場(chǎng)景包括預(yù)處理、中段水處理及污泥脫水:
(1)預(yù)處理環(huán)節(jié):去除懸浮物與纖維回收
造紙廢水預(yù)處理的核心目標(biāo)是去除原水中的粗纖維、泥沙等懸浮物,同時(shí)回收可再利用的纖維,降低后續(xù)處理負(fù)荷。
原廢水懸浮物濃度高(500-2000mg/L),含大量長(zhǎng)度0.1-1mm的纖維,水質(zhì)渾濁,pH通常為6-8(中性偏堿)。先投加PAC,攪拌1-2min(轉(zhuǎn)速200-300r/min),待出現(xiàn)微小絮體后,再投加PAM;PAC投加量50-100mg/L,PAM(陰離子型,分子量800-1200 萬)投加量2-5mg/L;無需刻意調(diào)節(jié)pH(利用廢水自然pH即可),反應(yīng)溫度常溫,后續(xù)通過沉淀池或氣浮機(jī)分離絮體,上清液進(jìn)入中段處理,沉淀的纖維可壓榨回收,重新用于制漿。懸浮物去除率可達(dá)85%-95%,出水濁度降至20NTU以下,纖維回收率超70%。
(2)中段水處理:降解有機(jī)物與脫色
造紙中段水(如蒸煮、漂白廢水)是污染最嚴(yán)重的環(huán)節(jié),含有木質(zhì)素、半纖維素及漂白殘留的氯代有機(jī)物,COD高(800-2000mg/L)、色度深(500-1500 倍),需通過復(fù)合絮凝降低污染物濃度,為后續(xù)生化處理 “減負(fù)”。
中段水膠體顆粒更細(xì)小,建議選用陽離子型PAM(離子度 30%-50%),其正電荷密度更高,能更高效吸附帶負(fù)電的木質(zhì)素膠體,同時(shí)兼具一定脫色作用;PAC在pH6-9時(shí)水解效果最佳,若中段水pH偏離(如漂白廢水 pH2-4),需先加堿(如NaOH)調(diào)節(jié)至7-8,再投加PAC;PAC投加量80-150mg/L,PAM投加量3-8mg/L,攪拌方式為 “先快后慢”(先300r/min攪拌1min,再100r/min攪拌3min),避免大絮體被打碎。COD去除率30%-50%,色度去除率60%-80%,為后續(xù)好氧生化處理(如活性污泥法)創(chuàng)造條件,使生化出水更易達(dá)標(biāo)。
(3)污泥脫水環(huán)節(jié):降低污泥含水率
造紙廢水處理產(chǎn)生的污泥(含纖維殘?jiān)?、膠體污泥)含水率高(98%-99%),需通過復(fù)合絮凝劑調(diào)理,提升污泥脫水性能,便于后續(xù)填埋或焚燒。
污泥中的水分多為 “結(jié)合水”,需通過絮凝破壞污泥膠體結(jié)構(gòu),釋放自由水,提升壓濾效率。選用陽離子型PAM(離子度 50%-80%,分子量1200-1800 萬),其電荷密度高,能快速中和污泥顆粒負(fù)電荷,形成緊密污泥絮團(tuán);PAC輔助投加(20-50mg/L),增強(qiáng)污泥顆粒的凝聚性;將PAC與PAM分別溶解后,按“PAC先投加,攪拌1min;PAM 后投加,攪拌2min”的順序加入污泥攪拌罐,污泥濃度控制在3%-5%(若濃度過低,需先濃縮);調(diào)理后的污泥進(jìn)入板框壓濾機(jī)或帶式壓濾機(jī),壓濾壓力0.6-0.8MPa,壓濾時(shí)間30-60min。污泥含水率降至75%-85%,形成干硬泥餅,污泥體積大幅縮減,降低運(yùn)輸與處置成本。
3、復(fù)合絮凝劑應(yīng)用及注意事項(xiàng)
相比單一使用PAC(需投加200-300mg/L)或PAM(需投加10-15mg/L),復(fù)合使用時(shí)兩者用量均大幅減少,綜合藥劑成本降低 20%-30%;可處理不同類型造紙廢水(如文化紙、包裝紙廢水),對(duì)水質(zhì)波動(dòng)(如pH、懸浮物濃度變化)的耐受性更強(qiáng),處理效果穩(wěn)定;復(fù)合絮凝形成的絮體密度高、含水量低,后續(xù)污泥脫水效率提升,減少污泥二次污染。
PAC需用常溫清水溶解(濃度5%-10%),避免結(jié)塊;PAM需緩慢加入水中(濃度0.1%-0.3%),并持續(xù)攪拌(轉(zhuǎn)速100-150r/min),防止“魚眼”形成(未溶解的PAM顆粒會(huì)影響絮凝效果);PAM不可過量,否則會(huì)導(dǎo)致絮體分散(“再穩(wěn)定” 現(xiàn)象),反而降低沉降效率;需通過小試確定不同廢水的最佳投加量;后續(xù)分離設(shè)備(沉淀池、壓濾機(jī))需與絮體特性匹配,如氣浮機(jī)適合處理輕質(zhì)絮體,板框壓濾機(jī)適合處理高密度絮體,避免設(shè)備選型不當(dāng)導(dǎo)致處理效果下降。