皮革废水处理中絮凝沉降工艺的改进与应用

张正旺

（合肥市斯康环境科技咨询有限公司，安徽 合肥 230001）

1 絮凝剂在皮革废水处理中的应用现状

目前，皮革工业对于我国经济的发展具有非常重要的作用，其产值在我国工业总产值中占有较大比重。如此大规模的皮革生产势必会排放出大量的含有各种污染物和杂质的废水，并且皮革废水中的盐含量较高，酸碱度也较高，其中所蕴含的杂质成分也较为复杂，这使得皮革废水的处理和排放要求更为复杂，导致皮革废水处理难度大，工艺要求更高。目前，国内的大量皮革废水处理达标率并不理想，排放的废水对于人的身体健康和自然环境都存在着极为严重的安全隐患。所以需要进一步地研究和改进皮革废水处理工艺，利用废水酸碱度对絮凝沉降效果的影响，调整皮革企业废水处理中絮凝沉降工艺的整体流程，可以通过在皮革废水中添加残留酸调整废水的酸碱 度[1]。

在利用絮凝剂处理皮革废水时，使用较为广泛的絮凝剂有活性炭和硅藻土，按照实际使用效果来看，硅藻土对皮革废水的絮凝效果要优于活性炭。硅藻土和活性炭对皮革废水的絮凝作用会随着曝气时长的不同而发生改变，发生这种情况主要是因为活性炭以及硅藻土自身具备的吸附原理差异所造成的，许多硅藻酶基团覆盖在硅藻土的外层和内层，同时带有正电荷的氢离子在水中会发生分解，使硅藻土的表面显示为负电荷，活性污泥里的细菌外层也显示为负电荷。所以，在第一次向皮革废水中倒入硅藻土时，硅藻土会与细菌胶束产生相互作用力而进行弹撞，当其中的颗粒携带了正电荷，硅藻土的外表层就可以成功地展现其吸附杂质的功能，并在吸附过程中发生反应，将其进行聚拢并下沉。但是如果想让硅藻土的吸附能力完全展现，必须要先中和其外表层的负电荷，因此将硅藻土倒入皮革废水中以后，其发生反应和产生效果的速度会较为迟缓，并且对于容量不同的皮革废水池所发生反应的效果也有所不同，因此需要相关研究人员对此进行深入地研究，以取得更好的实验结果。并且，硅藻土外层附带的负电荷在与水中的正电荷发生反应得到中和之后，其整体的结构就会发生转变，不再具备足够的稳定性，而且硅藻土相较于活性炭更加稠密，还能够吸取饱和硅，然后再发生聚合之后，硅藻土的质量就会增加，从而能够顺利地将水中的杂质吸附之后再进行沉淀，直到降到水 底[2]。

2 皮革废水处理中絮凝沉降的酸碱度取值

在进行皮革废水处理中的絮凝沉降工作时，在除藻以及絮凝的环节里，不管是针对何种藻类的消除工作，只有在酸碱度取值范围为7.0～7.3时，其最后所得到的絮凝沉降效果最为优异。如果其酸碱度取值大于7.3时，其最后所取得的絮凝沉降效果显然要差一些。经过絮凝沉降终点的酸碱度取值实验可知，当皮革废水处于絮凝沉降工作时，其中藻类液体的酸碱度和絮凝剂的酸碱度并不会发生变化。调整皮革废水的酸碱度，可提高PAFC（复合铝铁）和PAM（聚丙烯酰胺）的获取量，但絮凝并沉降后，上清液化学需氧量的消除率没有能够得到明显地提升。然而，如果将皮革废水的酸碱度调整成7.0时，投入少量的PAFC以及PAM就能够明显提升皮革废水中化学需氧量的消除率。

在皮革废水处理过程中，适当调整废水的酸碱度，能使皮革废水的絮凝沉降处理达到较好的效果，同时还能够在絮凝剂中适当增加粘土的密度或者含量，从而使絮凝效果得到进一步提升[3]。如果硅藻土在絮凝之后不能够顺利地沉降，那么就能够提升絮凝剂中高岭土的含量，使其能够更好地完成沉降。活性炭和硅藻土都能够有效地推动皮革废水中各种杂质的絮凝和沉降，但是相较而言，硅藻土的效果更好，而活性炭的处理速度更快。

3 絮凝工艺及絮凝剂的分类

由于絮凝工艺能够将皮革废水中的各种固态杂质和液体进行分离，因此也可应用于其他化工生产等相关领域。絮凝工艺不仅能够用于工业废水的絮凝清洁，还能够与其他相关环节配合，当部分江河湖水中藻类泛滥，出现富营养情况时，也能够利用絮凝工艺对其水质中的藻类进行一定的清理和管制。而絮凝工艺中所使用的絮凝剂品种繁多，每种絮凝剂都具有其独特的特性和作用，可以针对不同类型的水质达到其独特的絮凝效果。

3.1 无机混凝剂

无机混凝剂主要是由高分子量的无机絮凝剂与低分子量的无机絮凝剂相互构成[4]。无机混凝剂在地下水排放以及废水的活性污泥处理相关工作中较为常见，这种无机混凝剂的生产成本较低，使用方便，但是无机混凝剂对于皮革废水的处理存在一定的局限。比如说，无机混凝剂使用限制较多；使用无机混凝剂时，投放的数量较大；无机混凝剂存在较大的腐蚀性，容易对设备或周围环境及设施造成损坏；无机混凝剂的絮凝效果较差。在60年代末，相关研究人员逐渐研发出了无机聚合物絮凝剂，并慢慢普及到各类水质处理工程，并因其具备低风险、低成本且无毒、无害、无腐蚀等特性，逐渐代替了无机混凝剂。同时无机混凝剂的生产也逐渐被无机聚合物絮凝剂的广泛普及而逐渐取代。在这种絮凝剂中，聚氟化铝是其中一种前期采用的阳离子絮凝剂。由于无机聚合物絮凝剂的研发成果受到了广泛认可，且其在工业领域中的使用受到了广泛推广，对其的研究和改进也在持续不断地进行中。目前，由于聚硫酸铝和聚铁具备较高的絮凝效果，且其絮凝较为紧密，聚集和沉降的速度也较为迅速，因此这种絮凝剂同样也被社会以及相关行业领域所广泛使用和重视[5]。虽然阳离子絮凝剂的使用数量较少，但这种絮凝剂与以往所使用的絮凝剂相比较，其适用范围较大，并且絮凝效果也较好。活化硅酸和聚合硅酸是较为高效的阴离子絮凝剂，这种类型絮凝剂的工作原理主要是絮凝剂中的阴离子基团和颗粒表层两者间存在氢键，由范德华力效应使其产生了吸附力，从而有效吸附废水中的各种杂质和物体，且没有出现电中和现象。

目前，复合无机聚合物絮凝剂中包含了较为复杂的成分，其中最主要且分子量最多的成分是硅酸盐、铝盐以及铁盐等成分，这些成分能够有效地将各类复合无机聚合物进行絮凝沉降，其所取得的絮凝沉降效果较为显著。

3.2 有机高分子聚合物絮凝剂

随着现代化絮凝沉降工艺的不断改进和应用，对于有机聚合物絮凝剂的研发进程也在逐步加快，一般来说，水溶性聚合物以及合成聚合物的絮凝剂都是较为关键的种类，这种类型的絮凝剂所对应的分子质量范围大多在103～107，这种聚合物能够在与液体发生反应后呈现出较为显著的电解功效。研究表明，絮凝剂的分子量越大，其分子链就会越长，在工作中所产生的絮凝沉降效果也就会越好。因为各种有机高分子聚合物絮凝剂在与液体发生反应后都会生成各不相同的电荷，所以高分子絮凝剂可分为非离子、阴离子以及阳离子絮凝剂。一般来说，悬浮液以及胶体颗粒所携带的都是负电荷，所以有机高分子絮凝剂的阳离子合成已经成为絮凝沉降工艺改进中的重点研究项目。阳离子絮凝剂主要涵盖了多铵盐、聚丙烯酰胺、季铵盐和一系列相关的产物[6]。

3.3 天然聚合物混凝剂

长期以来，研究人员一直在利用天然高分子絮凝剂进行相关研究和水质处理。当时，合成高分子絮凝剂还没有得到广泛地推广和应用，但是天然聚合物絮凝剂却早已在各个工业生产行业的水质处理作业中得到了应用。随着20世纪70年代合成聚合物絮凝剂的广泛推广和应用，天然聚合物混凝剂的使用也被逐渐取代。由于社会发展的主要目的是着重提高人们的生活品质并对自然环境进行保护，因此各种合成高分子絮凝剂所携带的有害物质也逐渐受到了人们的重视，使得合成高分子絮凝剂的使用再次受到了限制。因此，天然聚合物混凝剂又重新出现在了人们的视野当中。天然聚合物混凝剂因其具备类别丰富、资源量大及制作成本较低并且不含有毒物质等优质特性而被广泛应用，并且对于自然界来说，应用天然聚合物混凝剂进行水质处理更加环保，其物质更容易被自然界进行降解[7]。因此，目前工业生产的水处理作业所采用的絮凝沉降工艺中所使用的絮凝剂大多都是天然聚合物絮凝剂。

4 皮革废水处理中部分絮凝剂的改进与应用实验

4.1 聚合硫酸铁的实验

4.1.1 最佳投加量范围的调整

此次实验所选取的聚合硫酸铁PFS为淡黄色粉末状絮凝剂，其中所含成分主要为（Fe1+），其含量大于11%；皮革生产废水的酸碱度为9.0～13，液体为深蓝色，其中有黑灰色杂质，较为浑浊，无法让其自行进行杂质沉降，实验所配置的PFS絮凝剂浓度为100 g/L。根据不同环节的各项实验所得出的数据，并将其进行计算分析，我们可以得出聚合硫酸铁絮凝剂的最优投放量为300～500 mg/L，并且其最佳的酸碱度范围为7.5～9.0[8]。

4.1.2 实验效果

此次实验的规模为实验室范围，皮革废水的处理量为1 000 mL。实验所采用的废水酸碱度被调整为8.5～9.5，从聚合硫酸铁絮凝剂加入到产生絮凝沉降的时长为2 h，最后采集上清液进行检测。表1为聚合硫酸铁絮凝剂的最优投放量，其中絮凝剂投放量以体积标注，每投放一毫升就相当于投放了一百毫克的絮凝剂。

表1 为聚合硫酸铁絮凝剂的最优投放量

4.2 聚合氯化铝的实验

4.2.1 最佳投放量范围的调整

此次实验所选取的PAC为黄色粉末状的固体絮凝剂，其中的主要成分为Al2O3，其含量大于等于30%。皮革废水酸碱度取值范围为8.5～11，其呈现为褐色的浑浊液体，其中含有黑灰色的杂质，无法使其自行沉降，PAC絮凝剂的配置质量浓度为100 g/L。实验表明，PAC絮凝剂的最佳投放量为200～350 mg/L[9]。

4.2.2 实验结果

此次实验规模为实验室范围，皮革废水的处理量为1 000 mL，废水的酸碱度调整为8.5～10。从投放PAC絮凝剂到产生絮凝沉降的时长为2 h，采集上清液进行检测。表2为聚合氯化铝的最佳投放量，其中絮凝剂投放量以体积来标注，每投放一毫升就相当于投放了一百毫克的PAC絮凝剂。

表2 为聚合氯化铝的最佳投放量

本次实验所采用的两种絮凝剂都属于目前工业领域和皮革厂废水处理所常用的絮凝剂，其作业所产生的絮凝沉降效果和效率都较为优异，属于皮革废水处理中絮凝沉降工艺中较为不错的絮凝剂类型[10]。

5 结语

皮革厂所产生废水的酸碱度取值对于PAM和PAFC复配消除COD的影响极为关键，对于酸碱度为7.0的皮革废水来说，在其中投放适当絮凝剂所能达到的絮凝沉降效果最佳。另外，硅藻土以及活性炭都可以有效聚集和沉降皮革废水中的活性污泥，且活性炭的絮凝沉降速度较快但是效果和去除效率并不理想；硅藻土的去除效率较高但是絮凝沉降速度较慢。如果将这两种物质进行有效结合，就能够更快且更高效地完成皮革废水的絮凝沉降作业。