PAC-PAM联合处理某工业园电镀废水的处理效果试验

杨二亮，周元祥，王洪雷，张玉亮

(1.合肥工业大学，安徽 合肥 230000；2.安徽六安电镀产业园，安徽 六安231300)



PAC-PAM联合处理某工业园电镀废水的处理效果试验

杨二亮1，周元祥1，王洪雷1，张玉亮2

(1.合肥工业大学，安徽 合肥 230000；2.安徽六安电镀产业园，安徽 六安231300)

研究了聚合氯化铝(PAC)-聚丙烯酰胺(PAM)复合絮凝剂对某产业园电镀废水处理效果。考察了PAM-PAC复合絮凝剂的最佳用量，以及过量PAC和PAM对水质的影响以安排试验，结果表明：采用质量分数为0.3%的PAM和4%的PAC时，投加量为1.0 mL和2.5 mL时达到最好效果，在此条件下COD去除率达到71.5%，同时过量的PAM和PAC都将会引起处理效果的下降，PAC的过量加入引起水质变浑浊，水质表观变差，PAM过量其小分子在后续的生化中会引起污泥中毒现象。

电镀废水；聚合氯化铝；聚丙烯酰胺

1　引言

电镀废水大致分为6类，分别为：前处理废水、含氰废水、含镍废水、含铬废水、含铜废水、综合废水[1]。电镀废水如不进行很好的治理，将会严重地污染环境，影响人们的身体健康，同时，将给企业带来一定的经济损失。因此，电镀废水的治理问题必须彻底解决。由于电镀种类的不同，电镀废水中所含的污染物也就不同。采用较常见的处理流程是物化处理，生化处理加深度处理。聚合氯化铝( PAC) 和聚丙烯酰胺( PAM) 用于电镀废水处理属于其中的混凝沉淀法，被称为废水处理的“黄金组合”，是电镀废水处理的重要方法，在电镀废水处理中有着广泛的应用[2]。

随着研究的深入，越来越多的新型絮凝剂被开发，特别是无机-有机复合絮凝剂的应用，它不仅展示了自身的优点而且还克服了传统絮凝剂的缺点。无机高分子絮凝剂在絮凝效果方面优于传统的絮凝剂，但与有机高分子絮凝剂相比，在聚合度及絮凝效果方面较差。有机高分子絮凝剂具有用量少，絮凝速度快，受pH值及温度影响小等优点，但是价格昂贵。将两种絮凝剂复配使用，利用无机絮凝剂的高正电荷密度和有机高分子絮凝剂的桥连作用，两者产生协同作用，能够提高絮凝处理能力,既有两者双重的优点，又避免了两者的不足。因此,近年来无机-有机高分子复合絮凝剂的研制开发已成为热点[3]。

2　电镀废水处理中PAC和PAM的原理

PAC 是无机高分子絮凝剂中技术最成熟，市场销售量最大的一种，是一种金属络合物，铝是中心离子，氢氧根及氯根为配位体，通过羟基而架桥聚合，产品分固体和液体两种[4]。实验通式为AIn( OH)mCI(3n- m)，碱度( m/n) 是水合AI3+的中和度，能够表示PAC 的特性。生产PAC 的方法有氯化铝与碱反应，氢氧化铝与盐酸反应等。例如：

nAICI3+mOH→ALn(OH)mCI(3n-m)+mCI

PAC 的水溶液是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物，带有胶体电荷，因此对水中的悬浮物有极强的吸附性，从而达到絮凝水中悬浮物的目的。由于具有比传统药剂适应性强，无毒并可成倍提高效能而相对价廉等优点，因而近年得到了迅速发展和广泛使用[5]。

PAM 是最早开发出的有机高分子絮凝剂，分子式为(C3H5NO)n，是由单体丙烯酰胺(PAM) 经自由基聚合而成[4]。以丙烯为主要原料，与水按一定比例混合，在铜催化剂的条件下，经过水合、提纯、聚合、干燥、粉碎等工序，便可生产出 PAM。在制备中可引进不同的带电基团，故有阴离子型、阳离子型、两性及非离子型PAM 产品。工业上将凡含有50% 以上丙烯酰胺单体的聚合物，都泛称作聚丙烯酰胺[6]。PAM 根据分子质量可分为低分子量( 100 万以下) 、中分子量( 100～1000 万) 、高分子量(1000～1500万) 、超分子量( 1500 万以上) 。由于PAM 分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附废水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，所以，它可以加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清的效果。

3　试验设计

试验目的：为了确定废水处理试验系统的絮凝处理操作参数，对该洗涤剂厂的生产废水进行絮凝实验研究,确定絮凝处理的最佳操作条件,如絮凝剂用量。同时探讨PAC和PAM过量使用对废水处理效果的影响程度。

3.1主要试剂

聚合氯化铝(PAC，工业园污水处理中心已配制浓度为4%)，聚丙烯酰胺(PAM，工业园污水处理中心已配制浓度为0.3%)，稀硫酸溶液(AR)，氢氧化钠溶液(AR)。

3.2试验器材

絮凝试验所用烧杯在多联动变速搅拌机上进行，实验所用废水直接取自上述电镀工业园废水处理中心。 试验仪器包括JJ-3六联电动搅拌器、pHS- 3C型精密pH计、MS-1微波消解COD测定仪、721B型分光光度计和烧杯等。

3.3试验方法和试验条件

在6～ 8个烧杯中,加入400 mL水样，分别加入一定量的PAC(4%)、PAM(0.3%)，用苛性钠溶液或稀硫酸溶液调节pH值,搅拌一定时间后,静置沉淀,取上清液测CODCr值。试验时搅拌速度60 r/min，搅拌时间30 min，沉淀时间30 min。水质测定按《水和废水监测分析方法》中规定的标准方法进行[7]。CODCr的测定采用微波消解重铬酸钾法。

4　试验结果与讨论

4.1助凝剂PAM的用量

按试验方法，使用配置好质量分数4%的PAC，固定絮凝剂PAC的用量为2 mL，同时控制pH值为7.0，仅改变PAM用量，研究PAM投加量对CODCr去除率的影响。试验结果见图1。

图1　PAM用量对CODCr去除率的影响

图1表明在固定投加定量PAC的情况下，PAM有利于促进矾花的形成，沉降性能提高，CODCr去除率进一步增加。通过试验可以发现当助凝剂PAM加入后改善了废水的矾花形态，水中矾花将会凝聚在一起，然后慢慢变大，这是因为加入助凝剂PAM后，通过其吸附架桥作用，将胶体颗粒吸附在一起，使颗粒逐渐变大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。从而提高CODCr的去除率。随着PAM的加入CODCr的去除率在提高，当PAM加入量为1 mg/L时，CODCr的去除率达到最大，CODCr的去除率达到60%以上。

4.2絮凝剂PAC的用量

按试验方法，使用配置好质量分数0.3%的PAM，固定絮凝剂PAM的用量为2 mL，同时控制pH值为7.0，仅改变PAC用量，研究PAC投加量对CODCr去除率的影响。试验结果见图2。

从图2明显可以看出，随着PAC的投加量增加其废水的CODCr去除率逐渐提高，废水中也渐渐出现矾花，随着PAC投加量的增加矾花也不断变大，沉淀时间明显缩短，当PAC的投加量为2.5 mg/L时，废水的CODCr去除率达到最大，去除率达到70%以上，所以2.5 mg/L为PAC的最佳投加量，大于最佳量之后去除率开始下降。

4.3对比PAC和PAM对水质的影响

观察图1可以看出当PAM投加量为零时CODCr去除率达到30%多，即仅投加PAC而不投加PAM的情况下能够去除一定的CODCr，当PAM投加大于最佳值后，CODCr去除率降低，其降低是缓慢下降。观察图2可以看出当PAC投加量为零时CODCr去除率也为零，即仅投加PAM是不能够去除CODCr，随着PAC的投加CODCr去除率迅速上升，达到最佳值后去除率开始下降，而且下降比较迅猛。通过对比可以看出PAC对去除CODCr的效果要远大于PAM去除的效果，间接可以总结出污水处理率PAC比PAM影响程度大。同时综合可以看到当PAM和PAC投加量分别为1 mL和2.5 mL为最佳投加量，这个时候矾花比较大，上清液很清澈，沉淀速度快。

5　PAC和PAM分别过量时的影响

由于在实际运行过程中，絮凝池出水溢流至沉淀池时常出现污泥上浮现象，引起后端水质变浑浊，感官很差，初步分析是前段絮凝池中的PAC或者PAM加入量过多导致，为此通过试验室小试确定引起此现象的具体原因。

5.1PAM过量投加

控制pH值为7.0，在最佳投加量的基础上继续添加PAM观察废水的水质变化，实验结果见图3。

从图3中可以直观地看出随着当PAM投加量超过最佳量时，CODCr的去除率随着PAM投加量增加而缓慢下降，水质变得粘稠。PAM本身也是CODCr，过量的加入相当于引入CODCr，导致CODCr去除率下降，同时PAM全称聚丙烯酰胺，其小分子丙烯酰胺有毒性，过量的加入会引起后端生化处理出现中毒现象。另外PAM价格昂贵，过量投加直接造成浪费现象。

5.2PAM过量投加

控制pH值为7.0，在最佳投加量的基础上我们继续添加PAC观察废水的水质变化，试验结果见图4。

图4　PAC用量对CODCr去除率的影响

从图4中可以直接看出，随着PAC投加量的增加CODCr去除率急剧下降，过多的PAC将水中的小凝团包围在一起，阻止了小凝团的进一步聚集，影响了大分子物质的沉降。水质开始变得浑浊，同时生成的矾花打碎，矾花上翻到水面，CODCr去除率急剧下降。

6　结论

(1)试验结果表明，PAC-PAM复合絮凝剂对电镀废水有着良好的处理效果。

(2)在pH值为7的情况下，采用质量分数0.3%的PAM和4%的PAC时，当投加量分别为1 mL和2.5 mL时其效果最好，矾花明显且沉淀性能好，而且废水沉淀之后上清液清澈。

(3)过量投加PAM和PAC都会引起去除效果的下降，对于PAC的过量投加直接影响处理效果，先前形成的矾花被打碎，水质变差；而PAM的过量投加水质开始变得粘稠，由于PAM价格比较贵，过量投加直接增加成本投入.所以保持合适的投加量既节省成本，又提高了水质。

[1]胡卫强.浅谈电镀废水处理[J].广东化工，2013(11).

[2]张雪，张安龙. PAC 和PAM 在造纸废水处理中的应用[J].湖北造纸，2013(2).

[3]周春琼,邓先和,刘海敏.无机-有机高分子复合絮凝剂研究与应用[J].化工进展,2004,23(12):1277～1284.

[4]李道荣．水处理剂概论[M]．北京: 化学工业出版社，2005.

[5]常 青.水处理絮凝学[M].北京:化学工业出版社,2003:69～71.

[6]陈韡，胡开堂． PAM 的制备及其在造纸工业中的应用[J]．上海造纸，2000，31( 1) : 19～22．

[7]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[ M].3版.北京:中国环境科学出版社,1989:354～356.

Experiment on the Treatment Effect of PAC-PAM Treating the Electroplating Wastewater in One Industrial Park

Yang Erliang1, Zhou Yuanxiang1, Wang Honglei1, Zhang Yuliang2

(1.HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230000,China;2.AnhuiLiuanElectroplatingIndustrialPark,Liuan,Anhui231300,China)

The treating effects of electroplating wastewater by CODCr with the conditions of PAC(polyaluminium chloride)-PAM(polyac-rylamide)compound flocculant were studied. Considering the optimum amount of PAM-PAC composite flocculant and the influence of excessive dosage of PAC and PAM on water quality, we arranged this experiment, and we got results as follows: when cast dosage of PAM and PAC, of which the mass fraction were 0.3% and 4%, was 1.0 ml and 2.5ml, we achieved the best effect. Under these conditions, the COD removal rate reached 71.5%. Meanwhile, the excessive PAM and PAC would cause a decline in the treatment effect-- excessive addition of PAC caused turbid water and apparent poor water quality; small molecules of excessive PAM caused poisoning phenomenon in the subsequent biochemical sludge.

electroplating wastewater; polyaluminium chloride; polyacrylamide

2016-06-29

杨二亮(1991—)，男，合肥工程大学硕士研究生。

X703

A

1674-9944(2016)16-0141-02