1、 本 科 毕 业 论 文题 目 絮凝剂处理废水的研究进展 学 院 城乡建设学院 专 业 环境工程 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 I絮凝剂处理废水的研究进展摘要：在污水处理领域中，絮凝沉淀法是应用最普遍且成本较低的处理工艺。絮凝剂是该工艺的核心部分，它不仅可以用来降低原水的色度、浊度等感观指标，去除多种有机物、重金属粒子和固体悬浮颗粒，也可以自成系统，独立进行水处理，还可以与其它处理方式进行组合进行水处理。因而絮凝剂在水处理方面有着工艺简单、操作简便、高效率、低成本以及绿色环保的特点，比其它水处理工艺更具优越性。本文讨论了絮凝剂的研究现状，分析了各种絮凝剂的分子结构、理化性质、絮凝机理
2、，对比了絮凝剂在处理造纸、印染和重金属废水的处理效果，分析了絮凝剂处理废水存在的问题，并提出相关措施，以为研制和开发高效、无公害和低成本的新型絮凝剂提供理论基础。关键字：絮凝剂；处理废水；效果；措施 IIAdvances in Research on Wastewater Treatment by FlocculationAbstract：In the waste water treatment field, flocculating sedimentation is the most common-used and low-cost application with flocculant a
3、s its central part, and flocculant can not only be used to reduce sensory indexes of water such as shade and turbidity and to remove many organic matters, heavy metal particles and solid suspended particles, but also can become a system itself and do some treatment with others,So the flocculant has
4、an advantage over other measures because its simple-operated, low costtreatment with others , low cost and green with high-efficiency.This paper discussed the current situation of flocculant research,and analyzed the molecular structure, physical and chemical properties and flocculating mechanism of
5、 every kind flocculant, and comparesmolecular structure,physical and chemical properties and flocculating mechanism of every kind flocculant, and compares .The author also analyzed flocculants processing effect on printing,dyeing and the wastewater in heavy metal processing.The author also analyzed
6、the existing problems in wastewater treatment process and puts forward many measures for the wastewater treatment to the existing problems in wastewater treatment process and puts forward many measures for the wastewater treatment to provide basis for the research of high-efficiency and low-cost new
7、 flocculation agent.provide basis for the research of high-efficiency and low-cost new flocculation agent.Keywords: Flocculent; Wastewater treatment; Effect; MeasuresIII目 录绪论.11 研究背景.12 研究内容13 研究意义和目的.1第 1 章 絮凝剂概述.21.1 絮凝剂的分类.2 1.2 复合絮凝剂.31.2.1 无机-无机复合絮凝剂.31.2.2 有机-无机复合絮凝剂.31.3 无机高分子絮凝剂.41.4 有机高分子絮凝
8、剂.51.4.1 非离子有机高分子絮凝剂.5 1.4.2 阴离子有机高分子絮凝剂.51.4.3 阳离子有机高分子絮凝剂61.4.4 两性离子有机高分子絮凝剂.61.5 微生物絮凝剂.61.6 国内外絮凝剂研究现状.7第 2 章 絮凝剂处理废水的研究进展.82.1 絮凝剂处理造纸废水.82.1.1 复合絮凝剂处理造纸废水92.1.2 有机高分子絮凝剂阳离子高分子絮凝剂处理造纸废水.102.1.3 微生物絮凝剂处理造纸废水.112.2 絮凝剂处理印染废水.112.2.1 复合絮凝剂处理印染废水.122.2.2 无机高分子絮凝剂处理印染废水.122.2.3 有机高分子絮凝剂-壳聚糖处理印染废水 .1
9、32.2.4 微生物絮凝剂处理印染废水.132.3 絮凝剂处理重金属废水.13IV2.3.1 复合絮凝剂处理重金属废水.142.3.2 微生物絮凝剂处理重金属废水.142.4 絮凝剂在水处理中的实例.152.4.1 废水水质和水量.152.4.2 主体工艺流程.152.4.3 出水水质监测结果.16第 3 章 絮凝剂处理废水存在的问题与措施.17结论.18参考文献19致谢211绪 论1 研究背景目前，全球水资源的匮乏，污染严重，让世界各地面临着重大的水危机。这让水处理技术面临着严峻的挑战。进行水处理的方法有沉淀法、离子交换法、过滤法、氧化沟法、活性污泥法、A2/O 工艺、A/O 工艺、CAST
10、、SBR 法、BAF 法等，其中絮凝沉淀法是应用最为广泛且成本较低的处理工艺。絮凝剂通过物理絮凝和化学絮凝使溶液中不易沉降的有机物、胶体、重金属离子和固体悬浮颗粒等物质絮凝、凝集、沉淀，从而达到净化水质的目的。絮凝剂在水处理方面有着工艺简单、操作简便、高效率、低成本以及绿色环保的特点，因而成为水处理中不可或缺的水处理药剂，所以对絮凝剂的分子结构、理化性质、絮凝剂里等进行大量研究，优先发展新型的水处理絮凝剂与新型絮凝水处理技术，优化絮凝工艺，加强科技创新力度，对于满足我国 21 世纪水处理工程技术的需要，确保水资源可持续利用，实现我国 21 世纪环境、经济可持续发展具有重要的战略意义。2研究的内
11、容讨论了絮凝剂的研究现状，分析了各种絮凝剂的分子结构、理化性质、絮凝机理，对比了絮凝剂在处理造纸、印染和重金属废水的处理效果，分析了絮凝剂处理废水存在的问题，并列举了絮凝剂在水处理中的应用实例。2 研究目的和意义本文研究的目的在于解决絮凝剂在水处理方面目前存在的问题，提出未来絮凝剂将新型、安全、高效、针对性强、经济的方向发展，并提出絮凝剂水处理工艺的发展方向，即工艺简单、效率高、费用低、绿色环保的发展方向。意义：(1)确定了未来絮凝剂和絮凝工艺的发展方向，降低了研制开发絮凝剂的盲目性；(2)为新型絮凝剂和高效的絮凝处理工艺的研究和开发提供了有效依据；(3)为确保水资源的可持续利用，实现可持续发
12、展有这重要意义。2第 1 章 絮凝剂概述絮凝剂又称沉降剂，是一类可使溶液中不易沉降的有机物、胶体和固体悬浮颗粒等物质絮凝、凝集、沉淀的物质。可定义为:凡是用来将水溶液中的污染物沉淀的物质都叫做絮凝剂。絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种，化学絮凝是将粒子以明确的化学结构凝集，并以互相的化学反应造成胶粒的不稳定状态，物理絮凝则是由于存在双电层及一些物理因素，当加入与胶体粒子具有电性不同的离子溶液时，使粒子间发生絮凝、凝集作用。当发生絮凝、凝集作用时，胶体粒子稳定性就会被破坏或发生电性中和，失去稳定性的胶体粒子互相碰撞而形成较大的颗粒。 当加入絮凝剂时，胶体粒子会被絮凝剂离子化，并与离子表
13、面产生化学键。为克服离子间的斥力，由于搅拌及布朗运动絮凝剂会使得粒子间产生碰撞。当粒子逐渐接近时，由于范德华力和氢键使得粒子结成更大的颗粒，一旦粒子之间开始发生碰撞，由于不同的物理化学作用使得粒子开始絮凝、凝集，从而使粒子从废水中沉降分离，达到水质净化的目的。1.1 絮凝剂的分类絮凝剂可分为有机和无机两大类，包括复合絮凝剂、无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂 1。无机絮凝剂按金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系两类；按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系两大类；按分子量可分为低分子体系和高分子体系两大类。如下图 1-1 所示：硫酸铝 阴离子型铝盐 明矾 人工合成 阳离子型聚合氯化铝 非离子
14、型无机 有机硫酸亚铁铁盐 硫酸铁三氯化铁 天然高分子物质碳酸镁图 1-1 混凝剂的分类 231.2 复合絮凝剂1.2.1无机-无机复合絮凝剂无机-无机复合絮凝剂是把两种无机絮凝剂配合在一起所形成的絮凝剂。如聚合铝铁无机高分子复合絮凝剂是由氯化铝和氯化铁共聚复合而成的 3。由于传统无机絮凝剂中氯化铝、氯化铁生产工艺简单、原料来源广泛，是比较经济的两种絮凝剂，当氯化铝、氯化铁复合后，可以发挥各自的优势。铁盐在处理水体中的胶粒时，有絮凝、凝集、沉降速度快、水处理成本低的优势；同时还有比铝盐成本更低、沉淀效果更好、铝残存量低、不易产生水体泛黄和变黑的特点，所以铝铁复合絮凝剂兼具铝盐净水优点。为了充分利
15、用无机絮凝剂在处理水中良好的絮凝效果、操作简便和脱色能力强等优点。人们很早就开始对新型无机高分子絮凝剂的研制，主要是以聚合硫酸铁、聚合氯化铝为基础，引入其它金属离子、SO 42 -、Cl -、PO 43 -等，改变聚合物的形态结构及分布，或者是利用两种以上聚合物之间存在协同增效作用制备复合型絮凝剂 3。因为引入了不同的电荷离子，不仅提高了电荷的中和能力，而且高分子的配位络合能力也被提高了，从而絮凝效果也得到良好改善。由于复合絮凝剂分子量较大表现为线性或枝状聚集体，因而它不仅具备了一定的吸附-架桥能力，而且具有吸附、电中和、卷扫作用，使水中的胶体颗粒的相互间作用进一步加强。因为其优良的水处理效果
16、，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型无机混凝剂成为一种趋势。其常见产品主要包括聚铝铁类和聚硅酸金属盐类的复合无机絮凝剂。1.2.2有机-无机复合絮凝剂有机-无机复合絮凝剂是两种絮凝剂在一定条件下发生物理化学反应，产生新的分子空间结构或新的化学键 3，利用无机絮凝剂和有机絮凝剂的优势互补达到增强絮凝性能的目的。既有有机基团，又有无机基团，是有机和无机絮凝剂的复合，兼具有机、无机的双重优点，充分发挥净水能力。一方面絮凝的有效处理范围会变宽，从而絮凝剂的投加量减少，有效的降低了处理成本；而另一点就是有机高分子絮凝剂的加入增强了无机高分子絮凝剂的吸附架桥能力，加快了胶粒的絮凝速度，体积更大，沉降性能
17、更好。国内外通过对有机-无机复合絮凝剂的研究都取得了很好的效果，使絮凝剂的性能得到了极大的提高。Ebeling 等 4发现，通过明矾与阳离子高聚物复合使用处理污水、活性磷和固体物质的去除率可达到 95%和 80%。山东大学的王燕、高玉宝等人 5研究考察了氯化铁(FeCl 3)-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物和聚合氯化铁(P olymerization 4Ferric Chloride，PFC)-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物复合絮凝剂的水解历程、水解产物的特性和电荷特性。复合絮凝剂和 FeCl3 和 PFC 相比，具有水解稳定期长，水解速度快，表面电荷高，这使得其在较宽的 pH 下形成具有强架桥作用的
18、水解产物，此水解产物具有较高的正电荷。无机-有机复合絮凝剂具有 pH 值适应性宽，适应范围广，因此它对低浓度或高浓度有色废水、水质、多种工业废水都可起到良好的净化效果。无机-有机复合絮凝剂的净水效果，传统絮凝剂是无法与之相比的，同时兼具有药剂投量少、工艺简单、广阔的应用范围、价廉等优点。无机-有机复合絮凝剂应用必将给水处理巨大地变化，必将改变我国低效、高投入、高消耗的水处理局面。但是目前制备的无机-有机复合絮凝剂种类杂乱繁多，生产规范不统一，质量相差很大，这些产品的效能低下，生产过程中混入了很多有毒物质，这阻碍我国絮凝剂的发展道路，而且研究无机-有机复合絮凝剂的有机-无机组分相互作用及絮凝机理
19、很少，有机-无机复合絮凝剂的发展及实际应用进一步被限制， 因此集中力量对无机-有机复合型絮凝剂进行全面系统的研究是相当重要的。1.3 无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是以传统絮凝剂类似的原料但经不同的工艺制备而成的产品。实际上它比传统絮凝剂更具有电中和凝聚和网捕架桥功能。它具有处理工艺简单，药剂投加量少，良好的处理效率，衍生种类繁多等特点。如在聚合铝或聚合铁中引入不同金属离子，或有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，可衍生出聚硫氯化铝、聚磷氯化铝、聚合铝硅、聚合铁硅、有机复合型聚合铝等等。但无论哪种类型的无机高分子絮凝剂，其主要有效成分仍是铁、铝盐水解羟基聚合络离子。吸附架桥能力强，沉降性能好，这让无机
20、高分子絮凝剂的净化效果非常好，处理成本也进一步降低。无机高分子絮凝剂主要优点 6，表现在以下几个方面：(1)优良的絮凝、聚集性能，使脱色和去除有机物的效果良好，广泛的使用范围，可进行多种废水处理；(2)在相同处理条件下达到最佳絮凝效果，传统絮凝剂比无机高分子絮凝剂所需剂量要多 2/ 3，甚至更多；在投药量相同的条件下，使用无机高分子絮凝剂在水处理后的出水残余浊度比传统絮凝剂更低的；(3) 无机高分子絮凝剂使用的 pH 范围宽；(4)在低温条件下混凝处理效能及沉降效能依然能良好，一般在低温水( 41) 时，传统混凝剂的混凝除浊效能、脱色能力明显降低并导致出水水质恶化，而使用无机高分子絮凝剂混凝除
21、浊、脱色效果一样很好；(5)无机高分子絮凝剂具有的电中和凝聚和网捕架桥功能，能够大5幅度增强固液分离能力，提高沉降及污泥脱水效能，从而缩短在沉淀池的停留时间，增加产水量。近年来，我国加大了环境污染治理力度，为针对不同水质水处理要求，重点对复合型絮凝剂进行了研发，先后研制开发了聚合铝硅、铝铁、硅铁、硅铝以及聚合铝/铁与活性治浊物质。同时为了降低成本，提高生产厂家的市场占有率，开发了联合生产工艺技术，即采用一套主生产设备及相关附属设备，通过调整反应温度、压强，以及不同配料比生产聚合氯化铝或聚合氯化铁。并在聚合铝/铁的生产基础上，通过复配工艺，生产聚合铝铁和聚合铝硅等多品种絮凝剂。1.4 有机高分子
22、絮凝剂有机高分子絮凝剂用于污水处理始于 50 年代末。有机高分子絮凝剂比无机絮凝剂有絮凝能力强、用量小、受外界环境影响小、反应速度快、产生废渣少易处理等优点，发达国家已得到高速发展，近年来，有机高分子絮凝剂新产品层出不穷，产品规格、类型更加齐全；功能逐步多样化。有机高分子絮凝剂具有以下特点：来 源 广 泛 ， 其 生产 过 程 相 对 简 单 ， 所 以 成 本 较 低 ； 其 原 料 主 要 来 自 植 物 ， 大 都 无 毒 ， 改 性 后 易 于生 物 降 解 ； 高 分 子 物 质 的 分 子 链 节 上 离 子 型 活 性 基 团 较 多 ， 且 结 构 多 样 化 ， 通 过反 应
23、 使 得 改 性 后 的 絮 凝 剂 某 些 性 能 优 于 合 成 高 分 子 絮 凝 剂 ， 还 可 制 得 多 功 能 絮 凝剂 。1.4.1 非 离 子 有 机 高 分 子 絮 凝 剂非 离 子 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 包 括 常 用 的 聚 丙 烯 酰 胺 (Poly Acryl Amide，PAM) 和 聚氧 化 乙 烯 7。 通 常 以 聚 丙 烯 酰 胺 为 主 ， 其 相 对 分 子 质 量 大 约 在 五 百 万 到 一 千 五 百 万之 间 。 聚 丙 烯 酰 胺 分 子 中 大 约 含 十 万 到 二 十 万 个 -CONH2， 使 得 聚 丙 烯 酰 胺 既
24、有亲 水 性 能 ， 又 有 强 的 吸 附 能 力 ， 在 废 水 处 理 中 主 要 起 辅 助 絮 凝 作 用 。 其 机 理 是 通过 -CONH2 官 能 团 与 悬 浮 颗 粒 物 、 胶 体 发 生 吸 附 架 桥 作 用 ， 使 絮 凝 聚 集 体 的 体 积增 大 ， 有 利 于 快 速 絮 凝 沉 降 ， 可 看 出 非 离 子 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 的 絮 凝 效 果 与 相 对分 子 质 量 密 切 相 关 。 所 以 聚 合 物 相 对 分 子 质 量 越 大 ， 增 大 絮 凝 剂 在 水 中 的 尺 寸 或体 积 ， 从 而 提 高 絮 凝 剂 吸 附
25、架 桥 能 力 ， 有 效 降 低 絮 凝 剂 的 投 加 量 ， 提 高 絮 凝 效 率 ，降 低 成 本 。 因 此 ， 研 制 ， 开 发 高 的 或 超 高 的 相 对 分 子 质 量 、 低 游 离 单 体 含 量 高 的 非离 子 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 品 种 对 于 满 足 今 后 水 处 理 要 求 是 十 分 重 要 的 。1.4.2 阴离子有机高分子絮凝剂阴离子絮凝剂既可以是非离子絮凝剂聚丙烯酰胺的水解产物，也可以是丙烯酰胺与6乙烯类磺酸盐或丙烯酸盐、马来酸盐等的共聚产物 7。其中使用最多的是丙烯酸阴离子型聚丙烯酰胺，相对分子质量大约在七百万，由于阴离子有机高分子
26、絮凝剂本身荷电为负，所以主要作用是无机混凝剂的助凝，而且受介质的矿化度、pH 值、高价金属离子含量影响较大；介质 pH 值下降、矿化度和高价金属盐含量增加，那么其絮凝效果明显变差，甚至失效。所以阴离子型聚丙烯酰胺主要用于冶金、选矿、食品行业、洗煤和油田中的固相与液相分离和其他中、碱性条件下高浊度废水的处理。近年来，非离子有机高分子絮凝剂进行大规模实际使用已经很少。目前，主要用作油井作业过程中的三次采油驱油剂。其发展方向是与强盐抗、强亲水性、具有较大的空间位阻和相对分子质量较高的物质进行反应，从而提高阴离子有机高分子絮凝剂对处理水体的适应性。1.4.3 阳离子有机高分子絮凝剂阳离子絮凝剂可以中和
27、废水中带负电荷粒子，使其絮凝脱水，是由于污泥由带负电荷的离子群组成。阳离子絮凝剂包括聚丙烯酰胺的改性产物、聚二甲基二烯丙基氯化铵、环氧氯丙烷与胺的缩合反应物、聚亚胺、聚季胺盐、聚环眯、聚乙烯咪哇琳等 7。阳离子型 PAM 絮凝剂是一种高分子聚电解质，是一种“多功能”絮凝剂：可有效地降低水的 COD 值、浊度和含油量；它可以与水中带负电荷微粒起电荷中和及吸附架桥作用，使体系中的微粒脱稳、絮凝，所以有利于沉降和过滤脱水，并且还有脱色功能，更利于有机物质含量高的废水，如造纸、染色、水产品、食品加工等工业废水，以及城市污水处理工艺中的污泥脱水。1.4.4 两性离子有机高分子絮凝剂两性絮凝剂兼有阴、阳离
28、子基团的特点，不仅具有电中和、吸附架桥作用，而且还有分子间的“ 缠绕” 包裹作用，所以具有较好的脱水性能 7。两性离子絮凝剂可由共聚合成或大分子反应等方法制备。两性有机高分子絮凝剂即含有两种离子特性，在不同的pH 下所带的离子种类不同即具有的特性也不相同。可以用来处理带有正负或非带电电荷的污水并且在各种介质中均有较好的使用。我国研究了一种多功能锌系复合絮凝剂和一种胺甲基化的阴离子/两性聚丙烯酰胺絮凝剂，具有无毒害、净水效果好、无污染、成本低、无氧化腐蚀、工艺简单、原料来源广、反应条件温和等优点。1.5 微生物絮凝剂微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物的统称，由于微生物种类很
29、多，分布范围广，絮凝剂的产生菌很容易从环境中筛选到，絮凝产生菌的7菌种来源可以是活性污泥、河流底泥、土壤和各种工业废水，甚至下水道、厨房排水道污泥。之所以活性污泥是絮凝剂产生菌的主要来源，是因为活性污泥本身就是各种微生物的聚集体，而这种聚集体是以絮凝性细菌为中心形成的。由于微生物具有生长繁殖快、代谢活动旺盛、对环境适应能力强以及易变异等特点，所以通过选择优化培养条件使絮凝剂产生菌在很短时间内大量自我繁殖并生产大量絮凝剂。微生物絮凝剂在水处理过程优势体现在以下几方面：(1)高效性。药剂投加量相同的条件下，常规絮凝剂处理废水效率明显低于微生物絮凝剂；(2)安全无毒。微生物絮凝完全能用于食品等行业的
30、发酵后处理 8-9；(3) 无二次污染。因为微生物絮凝剂多为微生物产生的糖蛋白、粘多糖、纤维素、DNA 等高分子物质 10，其分子量多在 100 以上，具有生化性强，自行降解的功能，所以絮凝水处理后不会带来二次污染；(4)用途广泛、脱色效果良好，投放量少，使用少量药剂，就能实现大量污水的净化作用。Pasteur 最早报道了酵母菌的微生物絮凝现象，两年以后，科学家发现细菌也具有同样的作用 11。自从美国科学家 Butterfield 最早从环境中筛选到能够产生絮凝剂的微生物以来 12，日本、美国、英国、德国、加拿大等十几个国家相继在微生物絮凝剂作用机理、生产条件、产絮凝剂微生物的基因控制、性质及
31、推广应用等方面做了大量的研究，取得了大量研究成果，展示了微生物絮凝剂的应用前景。由于微生物絮凝剂具有自行降解的特性，可以克服无机和有机絮凝剂的很多缺陷，最终实现水处理后的安全无污染排放，所以微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂研究的新的发展方向。1.6 国内外絮凝剂研究现状近几十年来，国内外絮凝剂产品逐渐多样型、专一型、环保型，絮凝剂也逐渐由单一型向复合型、合成型向微生物型转化、低分子向高分子化、无机向有机化的方向发展， 。目前国内外水处理剂的现状来看，在性能、品种、环保、工艺方法以及生产成本等方面，都有待于进一步研究和发展。从国内外学者的实验研究与应用结果来看，絮凝脱色是印染废水有效的处理
32、方法，有机高分子絮凝剂以其良好的凝聚效果、脱色能力和操作简便等优点，在印染废水处理中起着不可替代的作用。国外的研究者对复合絮凝剂的合成方式、脱色机理及应用进行了大量的研究，并已实现了大规模的工业生产。在微生物絮凝剂方面 ，国外正朝着开拓它在水处理领域应用范围的方向发展。我国在絮凝剂的研究起步较晚，少数几个品种虽已实现工业化，但其产品性能及应用与国外还存在一定的差距。因此在理论研究的基础上开发新型高效广谱的高分子脱色剂，开展优化合成工艺，寻找产品最适用条件具有十分重要的意义。8第 2 章 絮凝剂处理废水的研究进展2.1 絮凝剂处理造纸废水造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸，以及黑、红液的回
33、收，纸张的加工等都要用大量的新鲜水，用于输送、分散、洗涤和冷却设备等用途。虽然在过程中进行处理、回收、再用，但仍有很多的废水排入自然水体中去，造成了水体的大面积污染。1999 年，中国纸的产量为 2900 万 t，世界排名第三；用量为 3500 万 t，世界排名第二，已占世界产量的百分之十二，就对环境的污染来看，全国造纸企业污水排放量占全国污水排放量的百分之十左右，居全国第三位，COD 的排放量占全国排放量百分之四十左右 ，居全国第一位，可以看出造纸工业是中国环境污染的主要行业之一13。造纸废水的产生与生产过程的各个工序有关，总的来说可以分为黑液、中段废水与白水三类。目前，木浆和草浆黑液都可以
34、被传统的碱回收方法治理。纸浆是造纸白水中的成分主要来源，所以绝大部分白水可以直接回用，用于造纸车间配浆工段浆料的稀释和配浆，剩余少部分白水可以通过白水塔、浮选池和纤维分离机等方法回收纤维回用，再多余的部分可以与中段水混合处理。中段废水来源于制浆废水之后，包括洗浆的稀黑液、漂白废水、洗网、洗涤筛选废水、洗毯废水、造纸车间的多余白水等。因此中段废水是个来源复杂，成分复杂的系统，中段废水的脱色处理十分关键。由于造纸工业废水排放量大，水污染严重，生态破坏性大，对其处理一直困扰着广大厂家和环境工作者。而科学技术的不断进步，废水综合利用率的也在逐步提高，造纸废水的治理也取得了一定的进展。近几年来国内外处理
35、造纸废水的方法有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生物处理技术、膜处理技术、高级氧化法、人工湿地处理技术。国际上，造纸废水采用较多的方法是先就地处理也就是本厂处理，再用絮凝法、生化处理法或同时使用两种方法，即可满足排放要求 14。处理效果见表 2-1。9表 2-1 各类处理方法处理效果去除率处理方法CODCr() BOD5() 色度( )生化法处理混凝法+生化法处理生化法+活性炭法处理生化法+混凝法+ 活性炭法处理30-5065-8070-9095-9980-9085-9285-9295-9975-8580-9098-9998-99另外，在国外，造纸厂也将本厂处理后的污水送入城市污
36、水处理厂，在污水处理厂进行合并处理。由于城市污水中氮和磷的含量很高，这样可以利用氮和磷作为生化处理中的营养原料，从而降低成本。2.1.1 复合絮凝剂处理造纸废水复 合 絮 凝 沉 淀 法 是 选 用 无 机 絮 凝 剂 (如 硫 酸 铝 )和 有 机 絮 凝 剂 配 制 成 水 溶 液 加 入废 水 中 ， 便 会 产 生 压 缩 双 电 层 ， 使 造 纸 废 水 中 的 悬 浮 微 粒 失 去 稳 定 性 ， 胶 粒 物 相互 凝 聚 使 微 粒 增 大 ， 形 成 絮 凝 体 、 矾 花 。 絮 凝 体 长 大 到 一 定 体 积 后 即 在 重 力 作 用 下脱 离 水 相 沉 淀 ，
37、 从 而 去 除 废 水 中 的 大 量 悬 浮 物 ， 从 而 达 到 水 处 理 的 效 果 。有机高分子絮凝剂一般絮凝效果比较好，但是由于其价格较昂贵(对无机絮凝剂而言)，所以一般与无机絮凝剂配合使用。聚合氯化铝(Poly aluminum Chloride，PAC)，价格较便宜，效果尚可，为了提高混凝、沉淀的效果，所以常添加助凝剂。较常用的助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)。一般在处理造纸废水时，常把有机絮凝剂和无机混凝剂的配合应用，其最大的特点是可以获得较大颗粒的絮凝体，并把污染物凝集或者吸附除去。这类方法一般都是在既定的 PH 值下加入无机混凝剂，然后加入一定的有机絮凝剂而取得良好效果的
38、。有时也可以先加入有机絮凝剂，再加入无机混凝剂。但将这两种药剂先混合，以一种药剂的形式加入，其效果往往没有分开投放的好。有时为了取得更好的效果，也可以加入两种不同分子量的聚合物，一种分子量较小，另一种则较大，这样可以取得较大的10絮体，相应的处理效果也更好。任荔 15实验研究表明：用 GZ-H 高效复合絮凝剂处理造纸废水，废水中浊度去除率为 84.4%、COD 去除率 86.7%、TP 去除率 81.8%、SS 去除率 95.8%，且污泥排放量少，于化时间缩短，处理成本只有其它絮凝剂处理成本的 69%81%。在最佳用药量为620mg/L 处理造纸废水时，浊度、COD、TP、SS 的平均去除率为
39、84.4%、 86.7%、81.8%、 95.8 %。与 PAC 絮凝剂相比，所产生的污泥排放量少，干化时间缩短，污泥易清运。与 GZ 和 PAC 相比，在处理效果大致相同的情况下，用 GZ-H 絮凝剂费用低的多。这对降低造纸企业的污水治理费用，有相当大的作用。由于其净水效果好、无毒害、污染少、无腐蚀、制作简便、使用简便、适用范围广、成本低廉、贮存稳定等特点，因而新型高效复合絮凝剂开发与应用，一直是研究的重点和难点。2.1.2 有机高分子絮凝剂-阳离子高分子絮凝剂处理造纸废水阴离子型和非离子型高分子絮凝剂由于其自身性质条件的限制，逐渐被阳离子高分子絮凝剂所取代。阳离子高分子絮凝剂有使胶体脱稳和
40、沉降性能优越的显著特点。造纸废水中的微粒通常带负电荷，在造纸废水中加入阳离子高分子絮凝剂后，其造纸废水的处理机理是 16：电中和作用，阳离子高分子絮凝剂中含有季铵基，带正电荷的程度大，阳离子较多，因而电中和性能强，能中和吸附带负电荷的微粒使废水中的微粒失去稳态。吸附架桥作用，由于阳离子高分子絮凝剂高分子链长，通过氢键、静电等作用与带负电荷微粒发生吸附链接，进而形成架桥作用，产生絮凝沉降。加之阳离子高分子絮凝剂为阳离子型，使得吸附与絮凝沉降的过程更容易，可使废水中微小的颗粒分离出来。成盐作用，阳离子高分子絮凝剂又可以与废水中带-SO、H、-SO4H、-COOH 、-OH 等基团的物质进行反应形成
41、不溶性盐，也起到絮凝沉淀作用。由于以上 3 种作用的共同作用，让阳离子高分子絮凝剂具有很好的絮凝沉降效能。隋智慧等人 16研究表明：丙烯酰胺和聚 2-羟基丙基二乙基氯化铵的术溶液聚合制备了一种阳离子型聚季铵盐丙烯酰胺接枝共聚物絮凝剂，并将其用于造纸废水的处理。研究了体系 pH 值、絮凝剂用量和水温对絮凝效果的影响。结果表明，在 pH 值在 9 范围内，阳离子高分子絮凝剂对废水均有很好的处理效果。在常温、pH=7.0、阳离子高分子絮凝剂用量 5mg/L 的条件下，SS 的去除率 91.8%、COD Gr 的去除率 80.5%和色度的去除率为 94.1%；COD Gr 去除率随温度变化并没有改变；
42、与常规絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺、非离于聚丙烯酰胺、PAC(聚合氧化铝)、聚合硫酸铁相比，阳离子高分子絮凝11剂具有投药量少、絮凝沉降效率高、滤饼干燥、上清液透光率好等特点。可以看出阳离子高分子絮凝剂较宽的使用范围，具有很强的絮凝性能，在弱酸性、中性或弱碱性条件下进行造纸废水处理都比较适合。阳离子高分子絮凝剂絮凝沉降性能优越，其处理造纸废水的效果是常规絮凝剂无法比拟的。与进口阳离子聚丙烯酰胺相比，阳离子高分子絮凝剂不但处理效果更好，而且处理费用低廉，可以说是一种经济实用的絮凝剂。阳离子高分子絮凝剂尤其适用于对造纸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。阳离子高分子絮凝剂处
43、理造纸废水具有 pH 值适用范围宽、用量少、絮凝速度快、占地少、设备简单、运行管理方便、受共存盐类及环境影响小、产生的污泥量少而易处理等特点。所以，其已成为许多工业部门的主要材料和助剂，在废水处理中作为絮凝剂广泛用于造纸、石油、冶金、国防、化工、纺织、环保等领域。目前，关于阳离子型絮凝剂的研究开发和利用的报道日益广泛，已成为研究的热点。2.1.3 微生物絮凝剂处理造纸废水微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物的统称，主要有蛋白质、糖蛋白、多糖、DNA 和纤维素等，是一种高效、安全却能自然降解的新型水处理絮凝剂。与目前普遍采用的天然高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有絮凝活性高，
44、高效，安全，无二次污染，产絮凝剂的菌种繁多，生长快，易于大规模产业化等特点。所以微生物絮凝剂处理造纸废水效果良好，脱色率高，出水透光率好。芦艳等人 17从环境中筛选出的能产生絮凝剂的菌种，以 M-3 为例进行絮凝效果研究，其结果表明，M-3 产生的絮凝剂属于胞外絮凝剂，提纯和分析发酵液粗品，鉴定絮凝剂主要成分为多糖，质量占发酵液粗品的 75.38%。利用其对造纸污水进行处理，结果表明，在 pH=12 时，生物絮凝剂加入量为 7 ml、加入质量分数 1%的 CaC12 5ml时，絮凝率、COD 去除率、氨氮去除率可达 98%、59.30%、96%。并研究了微生物絮凝剂和传统絮凝剂聚合氯化铝(PA
45、C)联合使用对造纸废水的处理效果，在 PAC 的投加量为 03 ml、生物絮凝剂加入量为 4 ml、加入 6 ml 质量分数 l%的 CaCl2 、pH=11 时，絮凝率、COD 去除率、氨氮去除率分别可达 97%、67.10%、95.18%。2.2 絮凝剂处理印染废水的研究进展印染工业废水排放量大，是最难处理的工业废水之一。pH 值的变化对于水处理絮凝剂的处理效果影响较大，生成的絮体容易碎，尽管对疏水性染料、分子质量大的染料较好，但对水溶性极好、分子质量较小的染料脱色效果较差，用量大且成本高。据12不完全统计，纺织行业每年有近 9 亿吨的废水排放量，成为我国工业废水的主要来源之一，而其中印染废水排放量占纺织行业废水排放量 80%18。随着印染行业的不断发展，印染废水中的污染物成分也日渐复杂，由于其高色度、高 COD、有机成分复杂、微生物降解程度低等诸多特点，一直是工业废水处理中的一大难题。近些年来，国内外对染料、颜料类工业废水处理方法进行了大量的技术研究，总结出许多有效的技术方法，如絮凝法、吸附法、电解法、臭氧氧化法、氯气和次氯酸钠法等。这些技术工艺针对性较强，对不同的废水都能取得一定效果。而絮凝剂具有生成的絮体大容易沉降、用量少、效果明显的特点，目益成为研究开发的重点。2.2.1 复合絮凝剂处理印染废水复合絮凝剂絮凝法是印染废水处理
