造紙廢水成分復雜,含有大量纖維、木質素、膠體顆粒及溶解性有機物,若直接排放會嚴重污染水體。聚合氯化鋁(PAC)與聚丙烯酰胺(PAM)組成的復合絮凝劑,憑借 “PAC破穩凝聚+PAM橋聯絮凝” 的協同作用,能高效解決造紙廢水的澄清難題,在預處理、中段水處理及污泥脫水環節均展現出優異性能,其應用原理、工藝要點及優勢如下:
1、復合絮凝的協同作用原理
PAC與PAM的復合應用,本質是通過 “無機絮凝劑初級凝聚+有機高分子絮凝劑深度絮凝” 的階梯式反應,彌補單一絮凝劑的不足:
PAC溶于水后會電離出Al3?,在水解作用下生成多核羥基鋁離子(如 [Al?(OH)?]??、[Al??O?(OH)??]??)。這些離子帶正電荷,能快速中和造紙廢水中帶負電的膠體顆粒(如纖維碎屑、木質素膠體),打破膠體的電荷平衡(即“破穩”),促使膠體顆粒相互碰撞,形成微小、松散的 “微絮體”。但單一PAC成的微絮體顆粒小、沉降速度慢,且難以捕捉水中細小懸浮物,處理效率有限。
PAM是線性高分子聚合物,分子鏈上帶有大量酰胺基(-CONH?),兼具親水性與吸附性。當PAC形成微絮體后,PAM的長分子鏈能像 “橋梁” 一樣,一端吸附在某一微絮體表面,另一端吸附其他微絮體,通過 “橋聯作用” 將分散的微絮體串聯成體積大、密度高的 “大絮體”。同時,PAM還能通過 “卷掃作用” 包裹水中殘留的細小顆粒,進一步提升絮凝效果,使絮體快速沉降,大幅縮短澄清時間。
2、在造紙廢水處理各環節的應用工藝
造紙廢水處理需分環節針對性處理,復合絮凝劑的投加方式、用量及工藝參數需結合廢水特性調整,核心應用場景包括預處理、中段水處理及污泥脫水:
(1)預處理環節:去除懸浮物與纖維回收
造紙廢水預處理的核心目標是去除原水中的粗纖維、泥沙等懸浮物,同時回收可再利用的纖維,降低后續處理負荷。
原廢水懸浮物濃度高(500-2000mg/L),含大量長度0.1-1mm的纖維,水質渾濁,pH通常為6-8(中性偏堿)。先投加PAC,攪拌1-2min(轉速200-300r/min),待出現微小絮體后,再投加PAM;PAC投加量50-100mg/L,PAM(陰離子型,分子量800-1200 萬)投加量2-5mg/L;無需刻意調節pH(利用廢水自然pH即可),反應溫度常溫,后續通過沉淀池或氣浮機分離絮體,上清液進入中段處理,沉淀的纖維可壓榨回收,重新用于制漿。懸浮物去除率可達85%-95%,出水濁度降至20NTU以下,纖維回收率超70%。
(2)中段水處理:降解有機物與脫色
造紙中段水(如蒸煮、漂白廢水)是污染最嚴重的環節,含有木質素、半纖維素及漂白殘留的氯代有機物,COD高(800-2000mg/L)、色度深(500-1500 倍),需通過復合絮凝降低污染物濃度,為后續生化處理 “減負”。
中段水膠體顆粒更細小,建議選用陽離子型PAM(離子度 30%-50%),其正電荷密度更高,能更高效吸附帶負電的木質素膠體,同時兼具一定脫色作用;PAC在pH6-9時水解效果最佳,若中段水pH偏離(如漂白廢水 pH2-4),需先加堿(如NaOH)調節至7-8,再投加PAC;PAC投加量80-150mg/L,PAM投加量3-8mg/L,攪拌方式為 “先快后慢”(先300r/min攪拌1min,再100r/min攪拌3min),避免大絮體被打碎。COD去除率30%-50%,色度去除率60%-80%,為后續好氧生化處理(如活性污泥法)創造條件,使生化出水更易達標。
(3)污泥脫水環節:降低污泥含水率
造紙廢水處理產生的污泥(含纖維殘渣、膠體污泥)含水率高(98%-99%),需通過復合絮凝劑調理,提升污泥脫水性能,便于后續填埋或焚燒。
污泥中的水分多為 “結合水”,需通過絮凝破壞污泥膠體結構,釋放自由水,提升壓濾效率。選用陽離子型PAM(離子度 50%-80%,分子量1200-1800 萬),其電荷密度高,能快速中和污泥顆粒負電荷,形成緊密污泥絮團;PAC輔助投加(20-50mg/L),增強污泥顆粒的凝聚性;將PAC與PAM分別溶解后,按“PAC先投加,攪拌1min;PAM 后投加,攪拌2min”的順序加入污泥攪拌罐,污泥濃度控制在3%-5%(若濃度過低,需先濃縮);調理后的污泥進入板框壓濾機或帶式壓濾機,壓濾壓力0.6-0.8MPa,壓濾時間30-60min。污泥含水率降至75%-85%,形成干硬泥餅,污泥體積大幅縮減,降低運輸與處置成本。
3、復合絮凝劑應用及注意事項
相比單一使用PAC(需投加200-300mg/L)或PAM(需投加10-15mg/L),復合使用時兩者用量均大幅減少,綜合藥劑成本降低 20%-30%;可處理不同類型造紙廢水(如文化紙、包裝紙廢水),對水質波動(如pH、懸浮物濃度變化)的耐受性更強,處理效果穩定;復合絮凝形成的絮體密度高、含水量低,后續污泥脫水效率提升,減少污泥二次污染。
PAC需用常溫清水溶解(濃度5%-10%),避免結塊;PAM需緩慢加入水中(濃度0.1%-0.3%),并持續攪拌(轉速100-150r/min),防止“魚眼”形成(未溶解的PAM顆粒會影響絮凝效果);PAM不可過量,否則會導致絮體分散(“再穩定” 現象),反而降低沉降效率;需通過小試確定不同廢水的最佳投加量;后續分離設備(沉淀池、壓濾機)需與絮體特性匹配,如氣浮機適合處理輕質絮體,板框壓濾機適合處理高密度絮體,避免設備選型不當導致處理效果下降。