脱色混凝及混凝剂在染料废水处理中的应用
随着我国工业的发展，特别是近年来国际市场对我国染料的需求增长，我国染料工业飞速发展，染料工业废水排放量大幅度增加。这种现象在武强县尤为突出，武强县现已成为河北省化工密集县，又地处滏阳河流域，治理染料工业废水成为我县环保工作的重要内容。
1 染料废水的来源及特点
废水来源于染料及中间体行业，由各种产品及中间体的结晶母液，生产过程中流失的物料，设备和地面的冲洗水组成。
武强县染料工业具有品种多产量小的特点，全部是间歇操作，废水间断性排放；水质、水量变化范围大，生产流程较长，产品收率较低，废水组分复杂；浓度高（COD 1 000－10 000 mg/L,色度大（500－10万倍），废水中的有机组分含量高，主要为芳烃及杂环化合物，苯胺类，并带有显色基团及极性基团；含有较多的原料和副产品，以及酸、碱、NaCl、Na2SO4、Na2S等无机盐类。
染料废水的处理难点在于，一是COD 高，形成COD 的主要成分为苯胺类、芳烃、酚类等性质稳定的有机物，可生化性差；二是色度高，组分复杂，COD 去除与脱色相关联，但脱色问题难度大。
2 混凝法
混凝法是向废水中添加一定物质，通过物理或化学的作用，使原先溶于废水中或呈微细状态，不易沉降、过滤的污染物集结成较大颗粒，以便于分离的方法。染料废水处理方法很多。物理方法有吸附法、膜分离法、超声波振气法等。化学法包括混凝法、臭氧氧化法、湿式空气氧化法、焚烧法。电化学法包括点混凝法、电气浮法、电氧化法、微电解法。光化学氧化法包括光激发氧化法、光催化氧化法等。其中混凝法因其固定投入少，运营成本低，操作简单，适应面广，效果较好等优点成为我县染料工业废水处理的重要手段。尤其根据废水性质的不同结合其他手段能达到很好的效果，特别适合基层中小规模的企业废水治理。在我县尤其是和吸附法，微电解法结合有成功的典范。
3 混凝法处理机理
在混凝剂加入染料废水中后，混凝剂在水中发生水解、聚合等化学反应，生成的水解聚合产物再与水中的颗粒发生静电中和、粒间驾桥、黏附卷扫等作用生成粗大的混凝体，再经沉淀除去。以上几种作用可能同时产生，在不同的条件下某种作用可能是主导因素。染料废水中的发色基团就是通过上述复杂过程而完成脱色处理。混凝法的关键在于混凝剂的选择。投加量少、操作管理方便、能取得最佳效果是选择混凝剂的原则。
4 常用混凝剂
染料废水处理中使用的混凝剂很多，大致分为无机混凝剂和有机混凝剂。
4. 1 无机混凝剂
在实际应用中无机混凝剂以铁盐、铝盐为主，镁盐也与其他混凝剂复配而广泛采用。PAM 是一种含有铁、铝、镁等多种金属离子的新型复合混凝剂，pH 在5－10 的范围内，具有良好的混凝除浊性，对我县的汇泉染料化工公司混合染料废水具有良好的脱色效果和COD 去除能力；聚合硫酸铁有投加量小，沉降速度快，脱色率高等优点，特别是pH 值适应面广，对pH值4左右的废水脱色率达85%，pH为6 以后能达到92%；最常见的无机混凝剂成分还有MgCl2·6 H2O、PAC、Al2(SO4)3、AlCl3 等，根据废水性质的不同，选用不同的无机混凝剂，能达到很好的脱色效果。
4. 2 有机混凝剂
由于普通的无机混凝剂在废水处理中药剂投入量大，造成处理费用高，而且多数无机混凝剂适应性差，对于排放废水水质变化较大的企业，需要专人跟踪分析废水特点，随时调整加药条件甚至改变混凝剂种类，才能有很好的效果，造成管理成本过高。而最近几年开发的有机高分子混凝剂，具有用量少，pH 适用范围广，受盐类及环境条件影响小，污泥量少，处理效果好的优良性能。目前的有机高分子混凝剂主要分为天然和合成两大类。天然高分子混凝剂有壳聚糖、甲壳素类、微生物混凝剂三大类。通常用农副产品中的有机高分子物质提取制得，价廉、易降解，但电荷密度小，分子量低，且易发生生物降解而失去混凝活性，所以使用范围不广，在染料废水的处理中很少应用。
人工合成的有机高分子混凝剂分子量大，分子链中所带的官能团多，在水中伸展度大，混凝性好，用量小，pH 适应范围广，同时在混凝过滤、脱水等分离操作方面都具有优越的性能。人工合成的高分子混凝剂种类很多，按其官能团分类，主要分阴离子型、阳离子型、非离子型三大类。在人工合成的高分子混凝剂中，应用最广的是聚丙烯酰胺及其衍生物的复配混凝剂，能在广泛的条件下对染料废水起到很好的脱色作用。发达国家在有机高分子混凝剂的研究已经很成熟，普遍推广的有聚丙烯肽胺的改性物、环氧丙烷和胺的反应产物、聚亚胺类、聚季胺等为主的复配混凝剂。我国有以聚丙烯肽胺的改性物和与天然高分子的接枝共聚物为主的混凝剂开发出很多应用，另外双氰胺－甲醛系列阳离子聚合物是一种新型的阳离子混凝剂，对染料废水、造纸废水、染整废水均可显著降低色度，降低COD 值。
有机高分子混凝剂品种繁多，针对性强，尤其有些专用的混凝剂能达到很高地去除效果。如国内邵青等合成的无色黏稠液体混凝剂，它是一种分子结构和空间形态与植物纤维以及蛋白质纤维的结构和空间结构相似的线性分子，该脱色剂对能染上这种纤维的染料具有强亲和力，对这种废水COD 去除率最高能达95%。
5 废水脱色的混凝组合处理
染料废水的脱色处理，由于经济等方面的原因，往往不能采用单一方法，此外，染料废水处理除色度外还包括SS、COD、pH 值等多项指标要求，因此采用组合方式是完全必要的。
混凝脱色—CASS 处理工艺是以生化为主，辅以物化，二者结合的处理流程，不仅去除色度而且对于部分不可生化的中高浓度COD有机质有较好的去除效果。同步吸附—混凝—氧化处理工艺利用吸附剂、氧化剂、混凝剂的共同反应作用以及空气鼓泡搅拌，对阳离子染料和阴离子染料的废水治理效果很好。氧化法对亲水性染料脱色速度快效果好，和混凝法结合即混凝—氧化法来处理染料废水脱色率可达95%；内电解—混凝—SBR—生物碳组合工艺处理染料废水确定最佳控制条件后，在原水COD为5 000 mg/L 色度6 000 时去除率能达95%以上。
6 结束语
从以上的比较可知，每种处理方法从技术性、经济性、实用性以及可操作性上都有自身的优点和缺点，在实际的工程中应按照具体的条件和要求选择合理的工艺组合，我县作为化工大县，已经开始有选择的把混凝剂和混凝法应用到污水治理的实际工作。
实践表明，只要选取合适的混凝剂，采用适当的处理技术，完全可以达到染料废水的有效处理，解决染料废水的污染问题。
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[作者简介] 王东立（1971-），男，助理工程师，主要从事水污染控制与治理研究工作。
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