脫色混凝及混凝劑在染料廢水處理中的應用
隨著我國工業的發展，特別是近年來國際市場對我國染料的需求增長，我國染料工業飛速發展，染料工業廢水排放量大幅度增加。這種現象在武強縣尤為突出，武強縣現已成為河北省化工密集縣，又地處滏陽河流域，治理染料工業廢水成為我縣環保工作的重要內容。
1 染料廢水的來源及特點
廢水來源于染料及中間體行業，由各種產品及中間體的結晶母液，生產過程中流失的物料，設備和地面的沖洗水組成。
武強縣染料工業具有品種多產量小的特點，全部是間歇操作，廢水間斷性排放；水質、水量變化范圍大，生產流程較長，產品收率較低，廢水組分復雜；濃度高（COD 1 000－10 000 mg/L,色度大（500－10萬倍），廢水中的有機組分含量高，主要為芳烴及雜環化合物，苯胺類，并帶有顯色基團及極性基團；含有較多的原料和副產品，以及酸、堿、NaCl、Na2SO4、Na2S等無機鹽類。
染料廢水的處理難點在于，一是COD 高，形成COD 的主要成分為苯胺類、芳烴、酚類等性質穩定的有機物，可生化性差；二是色度高，組分復雜，COD 去除與脫色相關聯，但脫色問題難度大。
2 混凝法
混凝法是向廢水中添加一定物質，通過物理或化學的作用，使原先溶于廢水中或呈微細狀態，不易沉降、過濾的污染物集結成較大顆粒，以便于分離的方法。染料廢水處理方法很多。物理方法有吸附法、膜分離法、超聲波振氣法等。化學法包括混凝法、臭氧氧化法、濕式空氣氧化法、焚燒法。電化學法包括點混凝法、電氣浮法、電氧化法、微電解法。光化學氧化法包括光激發氧化法、光催化氧化法等。其中混凝法因其固定投入少，運營成本低，操作簡單，適應面廣，效果較好等優點成為我縣染料工業廢水處理的重要手段。尤其根據廢水性質的不同結合其他手段能達到很好的效果，特別適合基層中小規模的企業廢水治理。在我縣尤其是和吸附法，微電解法結合有成功的典范。
3 混凝法處理機理
在混凝劑加入染料廢水中后，混凝劑在水中發生水解、聚合等化學反應，生成的水解聚合產物再與水中的顆粒發生靜電中和、粒間駕橋、黏附卷掃等作用生成粗大的混凝體，再經沉淀除去。以上幾種作用可能同時產生，在不同的條件下某種作用可能是主導因素。染料廢水中的發色基團就是通過上述復雜過程而完成脫色處理。混凝法的關鍵在于混凝劑的選擇。投加量少、操作管理方便、能取得最佳效果是選擇混凝劑的原則。
4 常用混凝劑
染料廢水處理中使用的混凝劑很多，大致分為無機混凝劑和有機混凝劑。
4. 1 無機混凝劑
在實際應用中無機混凝劑以鐵鹽、鋁鹽為主，鎂鹽也與其他混凝劑復配而廣泛采用。PAM 是一種含有鐵、鋁、鎂等多種金屬離子的新型復合混凝劑，pH 在5－10 的范圍內，具有良好的混凝除濁性，對我縣的匯泉染料化工公司混合染料廢水具有良好的脫色效果和COD 去除能力；聚合硫酸鐵有投加量小，沉降速度快，脫色率高等優點，特別是pH 值適應面廣，對pH值4左右的廢水脫色率達85%，pH為6 以后能達到92%；最常見的無機混凝劑成分還有MgCl2·6 H2O、PAC、Al2(SO4)3、AlCl3 等，根據廢水性質的不同，選用不同的無機混凝劑，能達到很好的脫色效果。
4. 2 有機混凝劑
由于普通的無機混凝劑在廢水處理中藥劑投入量大，造成處理費用高，而且多數無機混凝劑適應性差，對于排放廢水水質變化較大的企業，需要專人跟蹤分析廢水特點，隨時調整加藥條件甚至改變混凝劑種類，才能有很好的效果，造成管理成本過高。而最近幾年開發的有機高分子混凝劑，具有用量少，pH 適用范圍廣，受鹽類及環境條件影響小，污泥量少，處理效果好的優良性能。目前的有機高分子混凝劑主要分為天然和合成兩大類。天然高分子混凝劑有殼聚糖、甲殼素類、微生物混凝劑三大類。通常用農副產品中的有機高分子物質提取制得，價廉、易降解，但電荷密度小，分子量低，且易發生生物降解而失去混凝活性，所以使用范圍不廣，在染料廢水的處理中很少應用。
人工合成的有機高分子混凝劑分子量大，分子鏈中所帶的官能團多，在水中伸展度大，混凝性好，用量小，pH 適應范圍廣，同時在混凝過濾、脫水等分離操作方面都具有優越的性能。人工合成的高分子混凝劑種類很多，按其官能團分類，主要分陰離子型、陽離子型、非離子型三大類。在人工合成的高分子混凝劑中，應用最廣的是聚丙烯酰胺及其衍生物的復配混凝劑，能在廣泛的條件下對染料廢水起到很好的脫色作用。發達國家在有機高分子混凝劑的研究已經很成熟，普遍推廣的有聚丙烯肽胺的改性物、環氧丙烷和胺的反應產物、聚亞胺類、聚季胺等為主的復配混凝劑。我國有以聚丙烯肽胺的改性物和與天然高分子的接枝共聚物為主的混凝劑開發出很多應用，另外雙氰胺－甲醛系列陽離子聚合物是一種新型的陽離子混凝劑，對染料廢水、造紙廢水、染整廢水均可顯著降低色度，降低COD 值。
有機高分子混凝劑品種繁多，針對性強，尤其有些專用的混凝劑能達到很高地去除效果。如國內邵青等合成的無色黏稠液體混凝劑，它是一種分子結構和空間形態與植物纖維以及蛋白質纖維的結構和空間結構相似的線性分子，該脫色劑對能染上這種纖維的染料具有強親和力，對這種廢水COD 去除率最高能達95%。
5 廢水脫色的混凝組合處理
染料廢水的脫色處理，由于經濟等方面的原因，往往不能采用單一方法，此外，染料廢水處理除色度外還包括SS、COD、pH 值等多項指標要求，因此采用組合方式是完全必要的。
混凝脫色—CASS 處理工藝是以生化為主，輔以物化，二者結合的處理流程，不僅去除色度而且對于部分不可生化的中高濃度COD有機質有較好的去除效果。同步吸附—混凝—氧化處理工藝利用吸附劑、氧化劑、混凝劑的共同反應作用以及空氣鼓泡攪拌，對陽離子染料和陰離子染料的廢水治理效果很好。氧化法對親水性染料脫色速度快效果好，和混凝法結合即混凝—氧化法來處理染料廢水脫色率可達95%；內電解—混凝—SBR—生物碳組合工藝處理染料廢水確定最佳控制條件后，在原水COD為5 000 mg/L 色度6 000 時去除率能達95%以上。
6 結束語
從以上的比較可知，每種處理方法從技術性、經濟性、實用性以及可操作性上都有自身的優點和缺點，在實際的工程中應按照具體的條件和要求選擇合理的工藝組合，我縣作為化工大縣，已經開始有選擇的把混凝劑和混凝法應用到污水治理的實際工作。
實踐表明，只要選取合適的混凝劑，采用適當的處理技術，完全可以達到染料廢水的有效處理，解決染料廢水的污染問題。
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[作者簡介] 王東立（1971-），男，助理工程師，主要從事水污染控制與治理研究工作。
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