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摘要：馬鈴薯淀粉廢水產(chǎn)生的時(shí)節(jié)性使得常規(guī)生物處置應(yīng)用起來存在很大艱難，采用絮凝劑對(duì)廢水實(shí)行預(yù)處置可減輕后續(xù)處置擔(dān)負(fù)。文章運(yùn)用常規(guī)化學(xué)絮凝劑AlCl3、Fe2（SO4）3、PAM 以及有機(jī)和無機(jī)之間的互相復(fù)配對(duì)馬鈴薯淀粉廢水實(shí)行絮凝預(yù)處置，研討了投藥量、廢水pH 值、助凝劑CaCl2 投加量以及沉降時(shí)間等要素對(duì)絮凝效果的影響，肯定了各絮凝劑處置廢水的較佳絮凝條件，并在較佳條件下處置廢水，經(jīng)過綜合比擬處置效率、處置本錢、絮凝條件難易水平等方面，肯定了馬鈴薯淀粉廢水的較佳絮凝劑為AlCl3+PAM，其具有廢水處置效果好（COD 去除率為41.08%，濁度去除率為95.06%，色度去除率為90.63%）、投藥量少（2mL AlCl3+0.3mL PAM）、助凝劑投加量少（1mL CaCl2 ） 、較佳pH 在廢水初始pH 范圍內(nèi)、處置本錢低（11.05 元/t 廢水）、產(chǎn)生污泥量少（649g/t 廢水）等優(yōu)點(diǎn)。

馬鈴薯淀粉廢水是馬鈴薯淀粉以及相關(guān)淀粉化工產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的廢液，是食品工業(yè)中污染最嚴(yán)重的廢水之一，廢水中含有大量有機(jī)物，如糖類、蛋白質(zhì)等，形成廢水COD、濁度和色度很高。甘肅省的馬鈴薯總產(chǎn)量位于全國(guó)第一，生產(chǎn)制造馬鈴薯加工產(chǎn)品，特別是馬鈴薯淀粉，是甘肅省經(jīng)濟(jì)開展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨之而來的便是大量高濃度有機(jī)廢水的排放。

由于常規(guī)生物處置啟動(dòng)較慢，而馬鈴薯淀粉生產(chǎn)制造的時(shí)節(jié)性特性（普通在9 月下旬至第二年3 月生產(chǎn)制造），使得其對(duì)廢水應(yīng)用起來存在很大艱難，同時(shí)生物處置法對(duì)廢水實(shí)行預(yù)處置占空中積大、能耗大、投資費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高、受廢水的水溫、pH 等環(huán)境條件影響較大，廢水濃度太高也影響生物處置的應(yīng)用；而絮凝法預(yù)處置具有基建投資少、工藝簡(jiǎn)單、操作容易、能耗低、對(duì)氣溫的變化順應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并能夠回收大量廢水中的蛋白物質(zhì)，用做飼料。對(duì)廢水實(shí)行絮凝預(yù)處置，可大大降低廢水中有機(jī)物濃度，減輕后續(xù)處置擔(dān)負(fù)。

常用的化學(xué)絮凝劑包括無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑。文章采用無機(jī)絮凝劑氯化鋁（AlCl3）、硫酸鐵（Fe2（SO4）3）和有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）處置馬鈴薯淀粉廢水，并將無機(jī)和有機(jī)絮凝劑實(shí)行復(fù)配，研討各絮凝劑的投藥量、廢水pH 值、助凝劑投加量以及沉降時(shí)間等對(duì)絮凝效果的影響，從而肯定了馬鈴薯淀粉廢水的較佳絮凝劑及其較佳絮凝條件，為工業(yè)應(yīng)用提供理論根據(jù)。

1 資料與辦法

1.1 試劑

10g/L 氯化鋁（AlCl3）溶液；10g/L 硫酸鐵（Fe2（SO4）3 ）溶液；1g/L 聚丙烯酰胺（PAM）溶液；10%氯化鈣（Ca－Cl2）溶液；10%鹽酸（HCl）溶液；10%氫氧化鈉（NaOH）溶液。

1.2 主要儀器

JJ-4A 數(shù)顯六聯(lián)電動(dòng)攪拌器；Lovibond ET99730COD 測(cè)定儀；Lovibond ET125 SC 消解器；HANNAHI93703-11 濁度儀；北京京立LD5-2A 離心機(jī)等。

1.3 實(shí)驗(yàn)辦法

1.3.1 廢水制備

依據(jù)馬鈴薯淀粉生產(chǎn)制造的普通過程，實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)易制取廢水。取一定量馬鈴薯洗凈切絲搗碎后用紗布擠壓出細(xì)胞液離心，每次參加1 倍體積水分別洗濯馬鈴薯渣兩次、所得淀粉顆粒兩次，取離心上清液和洗濯廢水靜置1h 后的上清液混合平均后為廢水樣。測(cè)定廢水水質(zhì)，控制廢水濁度值在500~550NTU 之間。

1.3.2 廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

（1）COD：分光光度計(jì)測(cè)定法。

（2）濁度：濁度儀測(cè)定法。

（3）色度：稀釋倍數(shù)法。

（4）pH 值：精細(xì)pH 試紙測(cè)定法。

1.3.3 絮凝劑投加量對(duì)絮凝效果的影響

3 只250 mL 燒杯中裝100mL 廢水，分別參加AlCl3、Fe2（SO4）3 和PAM，每次投加量為1mL，同時(shí)實(shí)行攪拌（150r/min）直到其呈現(xiàn)礬花，肯定各絮凝劑較佳投加量范圍。

5 只250mL 燒杯中裝100mL 廢水，按絮凝劑較佳投藥量的20%~120%參加絮凝劑，快攪（300r/min）0.5min，中攪（150r/min）6min，慢攪（70r/min）10min，中止攪拌后靜置10min，注射器汲取上清液測(cè)其濁度（來回測(cè)兩次取均值，以消弭時(shí)間惹起的誤差，下同）。以不加絮凝劑的相同水質(zhì)廢水為對(duì)照，計(jì)算濁度去除率，用以表示絮凝效果。

1.3.4 復(fù)合型絮凝劑復(fù)配比對(duì)絮凝效果的影響

5 只250mL 燒杯中裝100mL 廢水，先按較佳投藥量一半劑量的20%~120%參加無機(jī)絮凝劑，快攪0.5min，中攪3min，然后參加PAM 較佳投藥量的一半劑量，中攪3min，慢攪10min，中止攪拌后靜置10min，取上清液測(cè)其濁度并計(jì)算濁度去除率。

1.3.5 廢水pH 值對(duì)絮凝效果的影響

5 只250mL 燒杯中裝100mL 廢水，調(diào)整為不同的pH 值后，分別參加已肯定的較佳投藥量，相同條件下攪拌，中止攪拌后靜置10min，取上清液測(cè)其濁度并計(jì)算濁度去除率。

1.3.6 助凝劑CaCl2 投加量對(duì)絮凝效果的影響

5 只250mL 燒杯中裝100mL 廢水，在較佳投藥量和pH 條件下參加不同量的助凝劑CaCl2，相同條件下攪拌，中止攪拌后靜置10min，取上清液測(cè)其濁度并計(jì)算濁度去除率。

1.3.7 沉降時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響

250mL 燒杯中裝200mL 廢水，調(diào)整廢水pH 后，參加較佳量的絮凝劑和助凝劑，相同條件下攪拌，中止攪拌后靜置，每隔5 分鐘取上清液測(cè)其濁度，計(jì)算濁度去除率。

1.3.8 化學(xué)絮凝劑處置馬鈴薯淀粉廢水效果比擬

250mL 燒杯中裝100mL 廢水，在本實(shí)驗(yàn)所肯定的各絮凝劑的較佳絮凝條件下處置馬鈴薯淀粉廢水，絮凝后取上清液測(cè)其水質(zhì)，過濾，固體蛋白物質(zhì)烘干稱重。

1.3.9 馬鈴薯淀粉廢水較佳絮凝劑確實(shí)定

綜合比擬三種絮凝劑及其互相復(fù)配后的淀粉工業(yè)廢水處理效果、處置本錢、處置條件的難易水平等方面，得出馬鈴薯淀粉廢水的較佳絮凝處置辦法及其較佳絮凝條件。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

廢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。 

2.2 絮凝劑投加量對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果

AlCl3、Fe2（SO4）3 和PAM 三種單一絮凝劑的投加量對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，無機(jī)絮凝劑AlCl3 和Fe2（SO4）3 的投加量對(duì)其相應(yīng)的廢水絮凝效果影響較大，投加量從5.4mL 增加到6mL 時(shí)，濁度去除率分別進(jìn)步了約30%和20%；有機(jī)絮凝劑PAM 具有宏大的外表吸附和優(yōu)秀的架橋才能，其能夠在較小的投加量下到達(dá)較好的絮凝效果，投加量＜1mL 時(shí)，濁度去除率即可到達(dá)45%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還標(biāo)明，增加投藥量可促進(jìn)絮凝劑絮凝，但投藥量過高時(shí)，絮凝效果反而降低，這是由于投藥量加大時(shí)，廢水中含有大量聚合物，會(huì)把膠體微粒包圍，使它們失去了彼此之間架橋的可能，膠體顆粒仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而就存在一個(gè)最佳投藥量：AlCl3 的較佳投藥量為6mL（即600mg/L 廢水），Fe2（SO4）3 為5.9mL（即590mg/L 廢水），PAM 為0.7mL（即7mg/L 廢水）。此時(shí)濁度去除率分別為48.89%、39.16%和50.00%。由此可見，在原水條件下，PAM 和AlCl3 的絮凝效果相當(dāng)，而Fe2（SO4）3 的絮凝效果較差，但總體都不高。

2.3 復(fù)合型絮凝劑復(fù)配比對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果

當(dāng)每100mL 廢水中投加0.3mL PAM 時(shí)，AlCl3和Fe2（SO4）3 的投加量對(duì)廢水絮凝效果的影響結(jié)果見圖2。

從圖2 能夠看出，無機(jī)和有機(jī)絮凝劑的復(fù)配可明顯進(jìn)步絮凝效果，特別是Fe2（SO4）3+PAM，在較佳投藥量為2mL+0.3mL 時(shí)，濁度去除率可到達(dá)82.54%，比單獨(dú)運(yùn)用Fe2（SO4）3 進(jìn)步了43%，比單獨(dú)運(yùn)用PAM進(jìn)步了32%；AlCl3+PAM 復(fù)配絮凝時(shí)，在較佳投藥量為2mL+0.3mL 時(shí)，濁度去除率為54.18%，也比單獨(dú)運(yùn)用恣意一種絮凝劑的絮凝效果好，這是由于無論是鋁鹽還是鐵鹽，其水解后生成的多核羥基絡(luò)合物都具有較強(qiáng)的中和懸浮顆粒所帶負(fù)電荷的才能從而促進(jìn)其凝聚，而PAM 的高度架橋才能能夠使凝聚吸附更快，從而到達(dá)更佳的處置效果[2]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還標(biāo)明，無論是無機(jī)還是有機(jī)絮凝劑，其用量都比單獨(dú)運(yùn)用時(shí)用量的一半還少。由此可見，運(yùn)用無機(jī)和有機(jī)絮凝劑復(fù)配對(duì)廢水實(shí)行絮凝處置，具有絮凝效果好，用量少的優(yōu)點(diǎn)。

2.4 廢水pH 值對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果

廢水pH 值對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果見圖3。

由圖3 可明顯看出，廢水pH 對(duì)各絮凝劑的絮凝效果影響很大，特別是對(duì)Fe2（SO4）3 和PAM。在堿性條件下，Fe2（SO4）3 的濁度去除率明顯進(jìn)步，在pH11.5時(shí)，濁度去除率到達(dá)93.8%，比原水條件下的去除率進(jìn)步了約56%，這是由于鐵鹽在堿性條件下水解，不時(shí)生成帶電的氫氧化物絡(luò)合離子并構(gòu)成多核羥基絡(luò)合物，該絡(luò)合物在較高pH 下的吸附架橋才能強(qiáng)，混凝效果好[3]；在酸性條件下，PAM 絮凝時(shí)濁度去除率也有顯著進(jìn)步，在pH3.5 時(shí)，去除率到達(dá)83.46%，比原水條件下進(jìn)步了約37%，這是由于低pH 值有利于原水中帶負(fù)電的膠粒發(fā)作電性中和和緊縮雙電層作用以減少膠粒間斥力[4]；由于AlCl3 水解產(chǎn)物是典型的兩性氫氧化物，在原水pH 值太高（＞9.0）或太低（＜5.5）時(shí)會(huì)溶解[5]，絮凝效果差，而在中性偏酸性條件下效果最好，此時(shí)水合水離子水解構(gòu)成的多核羥基絡(luò)合物不但能夠中和膠體外表所帶負(fù)電荷，還能夠在其聚合度較高時(shí)，使膠體顆粒架橋銜接起來，具有較強(qiáng)的凝聚才能，濁度去除率為79.63%；無論是AlCl3 還是Fe2（SO4）3，其與PAM 復(fù)配后較佳pH 范圍都發(fā)作了明顯的變化，前者為4，后者為4.5。在較佳pH 條件下，各絮凝劑的絮凝效果為Fe2（SO4）3+PAM＞Fe2（SO4）3＞AlCl3+PAM＞PAM＞AlCl3。由此可見，2.3 節(jié)的結(jié)論中Fe2（SO4）3 的絮凝效果差是由于Fe2（SO4）3 在強(qiáng)堿性條件下具有較好的絮凝效果，而在酸性條件下較差，馬鈴薯淀粉廢水正好呈現(xiàn)酸性（pH4～6）；絮凝劑復(fù)配后在原水條件下效果明顯進(jìn)步是由于復(fù)配后的較佳pH 范圍剛好在廢水的pH 范圍內(nèi)。

2.4 助凝劑投加量對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果

助凝劑投加量對(duì)廢水絮凝效果的影響結(jié)果見圖4。

由圖4 可知，助凝劑的投加對(duì)AlCl3 的絮凝效果影響最大，這是由于其絮凝時(shí)構(gòu)成的絮凝體松懈，不易沉降，投加助凝劑，有助于其絮凝沉降，在較佳投加量2mL 時(shí)，濁度去除率為89.30%；而助凝劑的投加和投加量的幾對(duì)Fe2（SO4）3 和PAM 絮凝效果影響較小，這是由于它們構(gòu)成的絮凝體體積大而且相對(duì)密實(shí)，容易沉降，助凝劑對(duì)其絮凝效果的進(jìn)步作用不明顯，較佳投加量分別為1.5mL 和0.4mL，濁度去除率分別為95.50%和85.49%；將無機(jī)與有機(jī)絮凝劑復(fù)配后，所需CaCl2 的投加量明顯減少，這是由于PAM相關(guān)于無機(jī)絮凝劑來說，也有較高的助凝作用，促進(jìn)絮凝過程，因而只需較小量的助凝劑即可到達(dá)較高的絮凝效果：AlCl3+PAM 絮凝時(shí)投加1mL 助凝劑，濁度去除率為91.12%，而Fe2（SO4）3+PAM 僅需0.5mL，濁度去除率為95.13%。

2.5 沉降時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果

各絮凝劑在其較佳絮凝條件下絮凝廢水后沉降時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響結(jié)果見圖5。

由于AlCl3 構(gòu)成的絮凝體比擬松懈，較難沉降，所需沉降時(shí)間較長(zhǎng)，沉降10min 時(shí)，濁度去除率較高，為90.80%，沉降30min 時(shí)，濁度去除率到達(dá)94.22%，其與PAM 復(fù)配后，沉降速度有所進(jìn)步，10min 后，濁度去除率為93.30%；而Fe2（SO4）3 絮凝時(shí)構(gòu)成的礬花密實(shí)，沉降速度快，在沉降5min 后即可到達(dá)較高的處置效果，濁度去除率為94.53%，爾后變化不大，與PAM 復(fù)配后，沉降5min 的濁度去除率為95.75%；PAM 絮凝時(shí)構(gòu)成的礬花最大，但密度稍小，沉降10min 時(shí)，濁度去除率為85.65%，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，濁度去除率增加不明顯，沉降35min 時(shí)，濁度去除率為88.36%。

2.6 化學(xué)絮凝劑處置馬鈴薯淀粉廢水結(jié)果比擬

各絮凝劑在其較佳條件下對(duì)廢水的絮凝效果見表2。

從表2 能夠看出，運(yùn)用無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑的復(fù)配比單純運(yùn)用無機(jī)絮凝劑不只進(jìn)步了COD、濁度和色度的去除率，絮凝效果更好，所需投藥量和助凝劑投加量也大大減少，較佳pH 在廢水自身pH范圍內(nèi)，無需調(diào)理pH，處置本錢大大降低，同時(shí)，產(chǎn)生的污泥量也大幅度降低；相比起來，固然AlCl3+PAM的COD 和濁度去除率比Fe2（SO4）3+PAM 稍低，也比其較難沉降，但后者脫色效果不好，而且產(chǎn)生的污泥量大，處置本錢較高，同時(shí)Fe3+具有很強(qiáng)的腐蝕性。

綜上所述，文章以為用AlCl3+PAM 處置馬鈴薯淀粉廢水具有一定的優(yōu)越性。

3 結(jié)論

文章對(duì)無機(jī)和有機(jī)絮凝劑及其之間的互相復(fù)配對(duì)馬鈴薯淀粉廢水絮凝處置過程中的投藥量、廢水pH 值、助凝劑投加量以及沉降時(shí)間等絮凝過程中的主要影響因子實(shí)行了實(shí)驗(yàn)研討，主要結(jié)論如下：

（1）運(yùn)用單一絮凝劑時(shí)，Fe2（SO4）3 的廢水COD和濁度去除率最高，但其較佳pH 范圍在堿性條件下，需求大量堿來調(diào)理pH，處置本錢很高，而且脫色效果不好，產(chǎn)生污泥量最大；PAM 的脫色效果最好，所需投藥量和助凝劑投加量都很小，處置本錢最低，但其最佳pH 范圍在3.5 左右，而且絮凝效果不好；而AlCl3 處于中間狀態(tài)。

（2）運(yùn)用無機(jī)和有機(jī)絮凝劑復(fù)配，絮凝效果明顯進(jìn)步，絮凝劑和助凝劑投加量明顯減少，較佳pH 在廢水的初始pH 范圍內(nèi)，處置本錢降低，產(chǎn)生污泥量小，是廢水絮凝處置的較佳選擇。

（3）AlCl3 + PAM 固然COD 和濁度去除率比Fe2（SO4）3+PAM 稍低，也比其較難沉降，但后者脫色效果不好，而且產(chǎn)生的污泥量大，處置本錢較高，同時(shí)Fe3+具有很強(qiáng)的腐蝕性。

（4）文章選擇用AlCl3+PAM 處置馬鈴薯淀粉廢水，其較佳投藥量為200mg/L+3mg/L，較佳pH 為4，助凝劑10%CaCl2 投加量為10mL/L。