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1、一前言 电镀废水中铬以C r3+ 和C r6+ 的形式存在。其中Cr6+ 比C r3+ 毒性大100倍, 对皮肤有刺激性, 会使皮肤溃疡, 长期摄入会引起肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病。因此, 含C r6+ 废水及废渣必须采用合理的治理技术和回收方法加以处理, 使其达到国家规定的废水排放标准( 0. 5m g /L )2。本文采用无机絮凝剂和高分子絮凝剂进行复配, 利用无机絮凝剂羟基的电中和网捕功能及高分子絮凝剂的架桥作用原理3, 4二我国污水处理的发展前景根据水利部门的预测，到2030 年我国人口増至16 亿时，人均水资源将降低到1760m3，总缺水量将达到400500 亿m3，已经达到了世界
2、公认的缺水警戒线。从地区分布情况来看，水资源总量的81% 集中分布于长江及其以南地区，其中40% 以上又集中于西南五省区，就人均占有淡水资源而言，南方最高地区和北方最低地区相差数十倍，西部比东部甚至高出五、六倍；这些地区水资源短缺的现状将在一个相当长的时间成为难以解决的问题。随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。改革开放以来，我国城市化也进入快速发展时期，城市数量由1978 年的193个增加到2001年的664 个，城镇人口由17，245 万人增加到48
3、，0 6 4 万人。上世纪9 0 年代后，我国城市化速度进一步加快，目前城市化水平达到37% 左右。城市数量与规模的迅速增加与扩张，带来了严重的城市生活污水和垃圾污染问题。近10年来，我国城市生活污水排放量每年以5% 的速度递增，在1999 年首次超过工业污水排放量，2001 年城市生活污水排放量221亿吨，占全国污水排放总量的53.2%。与此同时，我国城市生活污水处理设施严重滞后和不足。据统计：目前全国年排污量约为350 亿m3,但城市污水集中处理率仅为15，全国超过80的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。特别是在全国
4、2200 座县城与19200个建制镇中，污水排放量约占污水排放总量的一半以上，但这些中小城市（镇）的污水处理能力都明显低于全国平均水平。照此发展下去，城市的水环境将每况愈下。并进一步的加剧了水资源的短缺。即使在我国水资源比较丰富的南方地区，由于水体污染，水质型缺水也处于相当严峻地步。而且随着现代工业的发展及人口城市化的加速，城镇污水量将愈来愈大，水环境污染也会日益加重。我国城市污水处理现状及面临的问题我国污水处理事业的历史始于1921 年，到改革开放的近二十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要。我国的污水处理事业的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处
5、理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导致了水环境的持续恶化，并严重的制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因可以归结为以下三个方面：1)污水处理技术落后城市污水处理技术是城市污水处理设施能否高效运转的关键；长期以来，我国的污水处理技术都是沿袭了欧美国家近百年来的路线和处理技术，在吸收、消化国外技术的同时也形成了自己的技术，城市污水处理技术有了很大的发展，但是我国现阶段采用的污水处理技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后，始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点，从而影响它们在污水处理厂投标中的竞争力。2)资金短缺，投资力度不够
6、城市污水处理系统是城市的重要基础设施之一，也是防止水污染、改善城市水环境质量的重要手段，为发展我国的城市污水处理，使水环境污染得到有效的控制。资金是个根本问题。我国经济水平相对于发达国家还比较落后，用于水污染治理的资金还很紧缺，不可能完全照搬国外的技术和模式，依靠大规模建设城市污水处理厂来改善水环境在现阶段实现的可能性不大。即使修建了城市污水处理厂，其高昂的运行维护管理费用也是城市污水处理率低，水体污染严重的主要原因之一。据清华大学紫光顾问公司调查：我国污水处理设备运行状况是1/3 运行正常、1/3 不正常、1/3 处于闲置状态，污水处理厂的实际运转率只能达到50%，我国污水的实际处理率远远低
7、于污水处理设施的处理能力。统计资料表明：2010年要增加6722万吨的污水处理，约需1344 亿元的环保资金投入。按目前日处理能力2685 万吨，每立方米的运行费用0.5元计算，需运行费用49 亿元/ 年，到2010 年则需171.7亿元，资金不足十分突出。虽然近几年国家对污水处理投资有所增加，但与国外相比还差距甚远，远远不能满足需要。据有关资料统计：发达国家包括美国、德国、日本、法国、英国等国家用于排水设施与污水处理方面的投资约占国民经济总产值的0.530.88。而我国在20世纪90年代用于排水设施与污水处理方面方面的投资仅占国民经济总产值的0.020.03。所以我国应通过宏观调控调整投资结
8、构，加大对城市排水和城市污水处理设施的投入。三复合絮凝剂的发展前景 无机- 有机复合高分子絮凝剂的研制和开发多数情况是无机和有机高分子絮凝剂的复配使用, 不外乎是铝系、铁系、铁铝系、聚硅酸盐等无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂, 如甲壳素、聚丙烯酰胺( PAM )、二甲基二烯丙基氯化铵( PDMDAAC)等之间组合使用。用聚合氯化铝( PAC)、聚丙烯酰胺( PAM )度水,絮凝效果好, 沉降速度快, 去除率高, 且湿污泥量少, 便于后续处理 。用PAC 与助凝剂PAM 复配处理烷基苯磺酸盐废水, 可使絮凝速度、沉淀速度明显加快,絮凝体体积明显加大,用PAC、PAM 复合絮凝剂处理印染废水, 处理后
9、, COD值最高从1750m g /L降至260m g /L, 去除率达85%左右, 水的透光率达84% 。等在碱性条件下, 用AL3+- PAM 复合絮凝剂处理电镀废水中Cr6+ , Cr6+去除率达到99 8%以上, 工艺简单, 费用低, 出水优于国家规定的排放标准。龙柱等选取了阴离子型有机高分子絮凝剂A204和阳离子型有机高分子絮凝剂C970与聚合氯化( PAC)复配处理造纸废水, 发现复合絮凝剂对造纸综合废水的脱除效果均有明显地提高; 同时, PAC - 阳离子型有机高分子复合絮凝剂的使用效果又优于PAC - 阴离子型有机分子复合絮凝剂的效果。此外还有人使用聚合硫酸铁( PFS) 与P
10、AM 复配处理高浊度原水, 结果表明其投药量少,沉降时间短,絮凝效果好。絮凝沉降法依靠絮凝剂使溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒凝聚为大的絮凝体，从而实现固液分离，由于其经济高效的特点，目前已广泛用于饮用水处理、废水处理、食品、化工、环保、发酵工业等诸多领域。本文介绍了目前常用的水处理絮凝剂，通过对其各自絮凝机理、特点和应用现状进行分析，从而得出今后絮凝剂的研究方向和发展前景。1.絮凝剂的机理和特点分析目前普遍应用的絮凝剂包括无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂及复合型絮凝剂等几大类，由于其特点、造价、絮凝机理等方面均有不同，所以它们具有不同的应用环境。1.1无机絮凝剂无机絮凝剂也称凝聚剂，
11、具有良好的凝聚效果和脱色能力，且操作简便，所以它被广泛应用于饮用水、工业水的净化处理、地下水以及废水淤泥的脱水处理中。无机絮凝剂经历了从单一品种到多品种，从低分子的铝(铁)盐到高分子的聚合铝(铁)，从单一的聚合铝(铁)向多元的聚合铝铁的发展过程。以相对分子量为划分依据，无机絮凝剂又可分为低分子体系和高分子体系两大类。1.1.1无机低分子絮凝剂三氯化铁是常用的无机低分子絮凝剂，具有易溶于水、形成大而中的絮体、沉降性能好、对温度、水质和pH的适应范围广等优点，但其腐蚀性较强，且有刺激性气味，操作条件差。因此，尽管无机低分子絮凝剂经济、用法简单，但由于其在水处理过程中存在的用量大、残渣多、有异味等诸
12、多问题，已逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。1.1.2无机高分子絮凝剂近年来高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、聚合铁、聚合硅及各种复合型絮凝剂方向发展，并已逐步形成系列，其中阳离子型的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)等；阴离子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS)；无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)、聚硅酸硫酸铝(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SC-PAFC)等
13、。1.2有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、污水pH值及温度影响小，生成污泥量少，节约用水，并且容易处理等优点，因而有着广阔的应用前景。有机高分子絮凝剂主要是通过吸附作用将水体中的胶粒吸附到絮凝剂分子链上，形成絮凝体。它的絮凝效果受其分子量大小、电荷密度、投加量、混合时间和絮凝体稳定性等因素的影响。目前有机高分子絮凝剂主要分为合成有机高分子絮凝剂和天然改性高分子絮凝剂两大类。三.对絮凝机理的研究絮凝剂的机理可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥和沉淀网捕作用。在实际应用过程中,絮凝剂的絮凝机理非常复杂。目前,对于复合絮凝剂的絮凝机理的研究主要集中在几个方面:复合
14、絮凝剂的形态分布与转化规律、复合絮凝剂的吸附特性、复合絮凝剂的电荷特性等。PAC与阳离子型有机高分子的复合絮凝剂只能形成单层吸附;而PAC与阴离子型有机高分子的复合絮凝剂具有很强的吸附能力,易于形成多层吸附。由此对PAC与阴、阳离子型有机高分子的复合絮凝剂的絮凝性能的差异给予了解释 。四.实验安排第九周：配置电镀废水水 4000mL重铬酸钾 7.58g丙酮 1mL硫酸 1mL乙二醇 2mL氢氧化钠 1.05g高锰酸钾 0.002mol/L第十周控制相同pH下投入不同原料的比例PAM/Fe2+=1,2,3,4测出最佳的比例第十一周控制最佳的比例不变，改变污水的pHPH=1,2,3,4,5,6,7
15、,8,9（三）实验步骤准确移取50m L水样于500mL 烧杯中, 在搅拌下, 用饱和氢氧化钙溶液(上层清液), 调pH值 ,加入计量的硫酸铝, 快速搅拌(转速约360r /m in) 1m in, 加入计量的PAM 溶液, 慢速搅拌(转速约70 r /m in) 15m in,转至500mL量筒中, 测量沉降速率,30m in后, 取上层液分析。 控制变量，保持其他条件不变，改变溶液的Ph,继续以上操作，测得聚沉效果最好的pH值。 调节溶液在最佳pH值，保持其他条件不变，改变硫酸铝和PAM的比例，继续以上操作，测得聚沉效果最好的比例 （五）沉降速率计算水样的沉降速率污泥与水体分层面沉降100
16、mL 所需的时间t计算, 即 沉降速率=（ml/s）参考文献1严辉宇编. 库仑分析M. 北京: 新时代出版社, 1985.2GB /T 12005. 10 92.3甘光奉, 甘丽. 高分子絮凝剂研究的进展J. 工业水处理1999, 19( 2): 6 8.4吕广明, 贺新. 高分子聚合物在絮凝过程中的作用机理探讨J. 辽宁化工. , 19 98, 27( 6): 304 305.5谢志明, 李卓美. 电镀废水的处理研究J. 工业水处理, 1987, 7( 2): 15 17.6茹增祺, 郑彦宗. 废水净化的电化学方法进化J. 电镀与环保, 1993, 13( 5): 17 19.7胡永有, 涂佳青. 我国絮凝剂发展的现状与对策J. 电镀与环保, 1999, 19( 3) : 28 31.8张奎民, 李秀鸿. 电镀废水处理技术评价J. 环境保护科学, 1999, 25( 2): 3 5.9田文龙1 刘瑶环2 我国污水处理事业的现状和发展趋势J，中国科技信息2006