摘要：为探讨PAC、PAM对造纸黑液的处理效果，通过混凝实验，分别改变pH值、投药量、搅拌强度、温度等因素，结果发现：对于PAC单独作用，当pH=4，投药量1.4g/L，搅拌强度300r/min 30s，50r/min 300s，温度为35-50℃时，浊度去除率可达99%以上，COD去除率可达65%以上，但对于PAM单独作用效果不佳；对于PAC和PAM联合作用，当pH=3.5左右时，PAM的加入对COD去除率影响不大，但它能明显加快沉降速度。
近年来，随着造纸工业的迅速发展，大型纸浆厂碱回收率已达90%，非木原料纸浆厂（芦苇、蔗糖渣等）碱回收率达70%左右，稻、麦草浆造纸厂的碱回收率在60%左右。但是，碱回收工艺较为复杂，处理过程的费用高，不适于中小型企业，而我国中小型造纸企业占大多数，因此，选用恰当的絮凝剂和其它方法处理造纸废水不仅能降低成本，而且能提高处理效率，并且能为广大中小型企业所接受，使得小型造纸企业能在激烈的竞争中得以生存和发展。鉴于此， 对不同混凝剂（PAC、PAM）处理黑液的效果进行了尝试性研究，通过化学混凝实验对造纸黑液的处理进行了探讨。
1、材料与方法
1.1水样
实验废水取某造纸厂，该厂使用碱法制浆，其蒸煮过程产生黑液。取样时，黑液的温度约70℃，呈深棕褐色浑浊液，粘度大，有刺激性气味（表1）。
表1 黑液取样成份分析结果
| 项目 | pH值 | 色度 | 浊度 | COD/（mg.L-1） | SS/（mg.L-1） |
| 数值 | 13.5 | 800-1000 | 13000 | 115000 | 14500 |
注：由于废水浓度太大，因此在实际过程中将废水稀释10倍，每次试验均重新测定所配废水的浊度和COD。
1.2 药剂
1）絮凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）；
2）分析用药剂（均为分析纯）：浓硫酸、盐酸、硫酸铝钾、钼酸铵、重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞。
1.3实验仪器和设备
1）XJ-I型COD消解装置；
2）721分光光度计；
3）PHS-2C数字酸度计；
4）SC956实验搅拌器。
2、结果与讨论
2.1PAC对造纸黑液混凝效果的影响
取稀释10倍的原水水样400mL，搅拌强度为300r/min 30s、50r/min 300s，沉淀3.0h，PAC加入量为10g/L，首先考察PAC作用的较佳pH值，从图1可以看出，在pH值为4.0时，PAC的处理指标COD和浊度都是较好的。为了进一步研究PAC的较佳投药量，将pH值调至4.0，加入不同量的PAC，由图2可以看出，投药为1.4g/L时，浊度去除率可达99.81%；投药为2.6g/L时，COD去除率可达72.6%，1.4g/L时去除率次之，为72.1%，综合经济因素，选择1.4g/L作为较佳投药量。由于搅拌强度也可能对絮凝产生影响，将pH值调至4.0，加入PAC1.4g/L，由实验数据可知，将慢速搅拌时间延长可以提高处理效率。因为适当延长搅拌时间可以使絮凝剂和固体颗粒充分接触，而且絮凝剂的浓度分布也较均匀，有利于絮凝剂捕集胶体颗粒。同时研究了温度对去除率的影响，数据见表2。
表2 不同温度下浊度和COD的去除率
| 编号 | 温度/℃ | 浊度 | 浊度去除率/% | COD | COD去除率/% |
| 1 | 27 | 2.20 | 99.76 | 3979.25 | 69.36 |
| 2 | 35 | 3.02 | 99.68 | 3979.25 | 69.36 |
| 3 | 42 | 3.84 | 99.59 | 4035.69 | 68.92 |
| 4 | 55 | 3.43 | 99.63 | 4035.69 | 68.92 |
由表2可以看出，温度对浊度和COD去除率的影响不大，从室温到取样时的黑液温度，去除率的变化不大。原因可能是在该温度范围内，颗粒间的相互作用能以吸引能为主，能够形成絮凝体。
通过正交试验可以得知，PAC单独作用处理造纸黑液时，pH值的影响较大，投药量次之，搅拌强度和温度的影响较小。较佳试验条件为：pH=4；投药量为1.4g/L；废水温度为35-50℃；搅拌强度为：300r/min 30s；50r/min 300s。
2.2PAM对造纸黑液混凝效果的影响
取稀释10倍的原水水样400mL，调节不同的pH值，加入1.0g/LPAM，首先考察PAM作用的较佳pH值，从图3可以看出，pH值小于4后变化不大，选择pH=3.5为较佳酸度。进一步研究PAM的较佳投药量，将pH值调至3.5，用10%HCl酸析后，加入不同量的PAM，由图4可以看出，浊度去除率的变化不大，当PAM投加量为0.01g/L时，COD去除率可达到55.8%，故较佳投药量选为0.01g/L。
2.3PAC和PAM联合作用对造纸黑液混凝效果的影响
取稀释10倍的原水水样400mL，将pH值调至3.5，用10%HCl酸析后，首先分别加入0.8g/L、1.0g/L和1.2g/LPAC，再加入不同量的PAM，从图5、图6中可以看出，当加入的PAM为0.003g/L，0OD的去除率均较高，综合浊度和COD去除率的情况来看，PAC的较佳投加量为1.2g/L。
3、结论
a、PAC单独作用时，pH值的影响较大，投药量次之，搅拌强度和温度的影响较小。较佳pH值在4.0左右，当投药量为1.4g/L时，浊度去除率可达到99.81%，COD去除率也可达到72.1%，效果比较明显。
b、PAM单独作用时，对高浊度水的处理效果不甚理想。当pH=3.5时，投药量为20mL时，浊度去除率较高为98.16%，而COD去除率也仅能达到55.8%，与PAC相比效果不是很理想。
c、PAC和PAM联合作用时，试验的较佳pH值为3.5左右，当PAC的投加量为1.2g/L，加入PAM0.003g/L时，浊度去除率为99.73%，COD去除率也能达到67.95%。可以看出，联合作用时的效果比PAC单独作用时的效果还是稍差，但在实验过程中，PAM的加入可以明显加快沉降速度。
从试验结果可以看出，直接用絮凝法对高浓度的造纸黑液进行处理，浊度、色度、SS的去除率都很高，但对COD的去除率一般为60%-70%，剩余COD仍大于3000mg/L，远远达不到国家规定的排放标准。其主要原因是，絮凝法可以将纤维素、木质素大部分去除，絮凝形成的矾花有一定的吸附功能，也可吸附去除少量的水溶性有机物，但大部分的水溶性污染物是不可能去除的，这就需要采取生物法对水溶性污染物进一步处理。
