在我國工業(yè)開展歷史上，陶瓷行業(yè)扮演著重要的角色，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不時(shí)提升以及建筑行業(yè)的日益開展，陶瓷的需求量及生產(chǎn)量也隨之增加。陶瓷生產(chǎn)過程中不只需求大量的能源投入，同時(shí)也需求大量耗費(fèi)自來水，隨之產(chǎn)生大量陶瓷工業(yè)廢水(以下簡稱陶瓷廢水)。陶瓷廢水濁度高、泥沙含量大，若不經(jīng)處置直排，不只會(huì)梗塞生產(chǎn)系統(tǒng)排水管網(wǎng)，而且會(huì)影響周邊市政排水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　2013年11月，工信部發(fā)布《建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)準(zhǔn)入規(guī)范》，明白請(qǐng)求陶瓷企業(yè)“采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，固體廢棄物資源化再應(yīng)用，建筑陶瓷工藝廢水全部回用，衛(wèi)生陶瓷工藝廢水回用率不低于90%，污、廢水應(yīng)處置達(dá)標(biāo)前方可排放”。從上述政策請(qǐng)求可知，陶瓷工業(yè)廢水的凈化回用是陶瓷企業(yè)完成清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵問題所在。

　　由于陶瓷廢水具有固體懸浮物含量高的顯著特性，因而，在其處置過程中必需要實(shí)施絮凝處置?，F(xiàn)有的陶瓷廢水運(yùn)用的絮凝劑普通分為無機(jī)和有機(jī)絮凝劑兩類。無機(jī)絮凝劑多為硫酸鋁、硫酸鐵、聚合氯化鋁等，其主要優(yōu)點(diǎn)在于本錢低廉，缺陷在于無機(jī)絮凝劑的分子量普遍較小，構(gòu)成絮體尺寸小，處置后的上清液濁度較高，回用效果不佳，回用周期短;而有機(jī)絮凝劑主要有瓜二膠、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺等，其優(yōu)點(diǎn)在于分子量大，構(gòu)成絮體尺寸大，回用周期長，絮凝速度快，其缺陷主要是本錢昂貴，經(jīng)濟(jì)性不佳。另外，有機(jī)絮凝劑自身不帶電，關(guān)于陶瓷廢水中帶電微細(xì)顆粒的去除，通常需與無機(jī)絮凝劑復(fù)合運(yùn)用，從而有效降低陶瓷廢水的上清液濁度。

　　筆者結(jié)合廣州某陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)室自制的無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑應(yīng)用于該陶瓷企業(yè)的廢水處置工藝中，并與現(xiàn)場原有絮凝劑的絮凝效果實(shí)施比照，考證其應(yīng)用于陶瓷工業(yè)廢水處理過程的可行性。

　　1、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 陶瓷廢水處置工藝引見及問題剖析

　　由前言可知，陶瓷廢水中固體懸浮物為主要待處置污染物，而陶瓷廢水的固液別離主要由絮凝過程完成，由于絮凝劑的品種不同，各有優(yōu)劣，綜合思索運(yùn)轉(zhuǎn)本錢及絮凝效果，國內(nèi)很多陶瓷生產(chǎn)企業(yè)選擇無機(jī)、有機(jī)絮凝劑復(fù)合運(yùn)用。以廣東某陶瓷企業(yè)為例，該陶瓷企業(yè)的切割工序及拋磨工序的清洗廢水首先在沉降池內(nèi)實(shí)施初級(jí)絮凝處置，絮凝劑為聚合氯化鋁，經(jīng)過初級(jí)絮凝處置后的上清液經(jīng)過溢流返回循環(huán)水池，經(jīng)過二次沉降后返回車間回用，沉降池內(nèi)的絮體與板壓機(jī)濾液混合成為泥漿，并由池底出漿口泵入壓濾車間，壓濾前在混合泥漿中參加非離子型聚丙烯酰胺以進(jìn)一步增大絮體尺寸，起到助濾的作用，壓濾后濾餅運(yùn)回上游原料車間混料，濾液回流至沉降池混漿。該工藝固然能夠很好的綜合無機(jī)、有機(jī)絮凝劑的各自優(yōu)點(diǎn)，在低本錢運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下完成較好的絮凝效果，但初級(jí)絮凝過程當(dāng)選用聚合氯化鋁作為絮凝劑，絮凝后的上清液濁度很高，固然能夠勉強(qiáng)到達(dá)回用請(qǐng)求，但回用周期短，循環(huán)次數(shù)多，動(dòng)力本錢增加。此外，聚合氯化鋁分子量較小，經(jīng)初級(jí)絮凝產(chǎn)生的絮體尺寸較小，容易在沉降池底部發(fā)作板結(jié)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器與試劑

　　儀器：采用X射線熒光光譜儀(AXIOS-MAX)測定陶瓷廢水中固體懸浮物的元素組成;X射線衍射儀(X'PertMPD)實(shí)施陶瓷廢水中固體懸浮物的物相組成剖析;激光粒度儀(LS13320)測定尾礦的粒度散布;光電濁度儀(MZT-3)測定濁度;JJ-1精細(xì)電動(dòng)攪拌器實(shí)施定時(shí)定速的攪拌。

　　試劑：陽離子型無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑HLM(實(shí)驗(yàn)室自制)，聚丙烯酰胺絮凝劑PAM(現(xiàn)場運(yùn)用)。

　　原料：廣東某陶瓷廠生產(chǎn)過程中的陶瓷廢水。

　　1.3 陶瓷廢水來源及特性

　　陶瓷企業(yè)生產(chǎn)工序繁多，而含泥廢水主要來源于各清洗工序，約占生產(chǎn)廢水總量的95%，廢水中顆粒的固含量為10wt%左右，即100g/L。粒徑散布如圖1所示。顆粒粒徑散布在1～40μm之間，均勻粒徑為12.94μm，且90%的顆粒粒徑小于30μm。顆粒物相剖析如圖2所示。由上述剖析可知，陶瓷廢水中的固體懸浮物主要為石英相和極少量的殘留粘土。但是由于石英本身比重較小，在粒徑較小的狀況下難以依托本身重力快速沉降。此外顆粒外表電位測得為-6.59mV，顆粒間的靜電斥力進(jìn)一步障礙了顆粒間的凝聚及快速沉降，也相應(yīng)增大了絮凝的難度。

　　1.4 實(shí)驗(yàn)辦法

　　將實(shí)驗(yàn)室自制的無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑HLM與生產(chǎn)運(yùn)用的絮凝劑PAM配制成質(zhì)量濃度為0.1wt%的溶液，在攪拌條件下按一定計(jì)量比(絮凝劑質(zhì)量/陶瓷廢水體積)參加至500mL陶瓷廢水中，在轉(zhuǎn)速500rpm條件下攪拌1min，300rpm下攪拌2min，之后將懸浮液疾速轉(zhuǎn)移至500mL量筒中，在特定的沉降時(shí)間點(diǎn)分別記載固液分界面廓清高度及上清液濁度。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 沉降結(jié)果比照

　　將雜化絮凝劑HLM和生產(chǎn)所用絮凝劑PAM分別參加至固含量為10wt%的陶瓷廢水中，結(jié)果如圖3所示。無絮凝劑添加時(shí)，沉降時(shí)間在20min內(nèi)無明顯固液分界面，故將空白實(shí)驗(yàn)的初始沉降速率記為0m/h。當(dāng)添加1mg/L絮凝劑時(shí)，PAM和HLM均能將初始沉降速率分別提升至10.2m/h和10.26m/h。繼續(xù)添加絮凝劑，懸浮液初始沉降速率簡直無明顯增長。當(dāng)絮凝劑添加量為5mg/L時(shí)，PAM可將上清液濁度由空白實(shí)驗(yàn)中的降至2507.5NTU，而HLM可將上清液的濁度降低至19.53NTU，上清液比照?qǐng)D如4所示。之后上清液的濁度值隨絮凝劑投入量的繼續(xù)增加而趨于穩(wěn)定。結(jié)果標(biāo)明，與現(xiàn)場絮凝劑PAM相比，雜化絮凝劑HLM在陶瓷廢水的除濁方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)良的性能。這主要是由資料的雜化構(gòu)造及成分組成所決議的。一方面，雜化構(gòu)造有利于有機(jī)高分子鏈吸附架橋作用的高效發(fā)揮;另一方面，無機(jī)組分的電中和作用可中和微細(xì)顆粒外表的負(fù)電荷，促進(jìn)顆粒間的脫穩(wěn)凝聚以及有機(jī)組分的吸附架橋作用的高效發(fā)揮。當(dāng)絮凝劑HLM的投入量為1.7mg/L時(shí)，可到達(dá)與PAM在投入量為5mg/L時(shí)同等的效果。

　　2.2 絮體特性比照

　　經(jīng)過聚焦光束透射丈量(FBRM)手腕測得經(jīng)PAM和HLM絮凝后得到的絮體弦長散布，如圖5所示。與空白實(shí)驗(yàn)相比，絮凝后的顆粒弦長明顯由低數(shù)值向高數(shù)值偏移，闡明大量懸浮顆粒經(jīng)絮凝后構(gòu)成大粒徑的絮體，從而在陶瓷廢水中快速沉降。比照HLM和PAM構(gòu)成的絮體弦長散布能夠看出，兩種絮凝劑均將大量顆粒絮凝構(gòu)成大粒徑絮體，而PAM因不具備電中和才能無法中和顆粒外表電荷，靜電斥力的存在障礙了微細(xì)顆粒間的凝聚，從而造成了大量小粒徑顆粒的殘留，在沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表現(xiàn)為上清液剩余濁度較高。

　　采用顆粒錄影顯微鏡拍攝了經(jīng)PAM和HLM絮凝后得到的絮體照片如圖6所示。在空白實(shí)驗(yàn)中，懸浮顆粒粒徑較小，且平均懸浮于陶瓷廢水中。比照HLM和PAM構(gòu)成的絮體照片能夠看出，HLM構(gòu)成的絮體較為密實(shí)，而PAM構(gòu)成的絮體較為松懈。一方面來講，雜化絮凝劑的構(gòu)造促進(jìn)了有機(jī)高分子鏈與顆粒間的高效吸附;另一方面，雜化絮凝劑中無機(jī)組分電中和作用和有機(jī)組分吸附架橋作用的高效協(xié)同促進(jìn)了顆粒的凝聚絮凝，從而有利于密實(shí)絮體的構(gòu)成。而顆粒間靜電斥力的存在可能是障礙HLM架橋吸附而造成構(gòu)成絮體較為松懈的主要緣由。

　　2.3 廢水處置本錢效益剖析

　　關(guān)于陶瓷廢水，若直接采用絮凝劑PAM或HLM一步處置，若到達(dá)同等的處置效果(上清液濁度約為2507.5NTU)，雜化絮凝劑HLM用量(1.7mg/L)為生產(chǎn)用絮凝劑PAM(5mg/L)的1/3。生產(chǎn)運(yùn)用絮凝劑PAM單價(jià)1.3萬元/t，雜化絮凝劑HLM的單價(jià)為2萬元/t，那么PAM處置陶瓷廢水的藥劑本錢為0.065元/t，HLM處置陶瓷廢水的藥劑本錢為0.034元/t(約為PAM的1/2)。就現(xiàn)場聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)復(fù)合工藝而言，當(dāng)PAC和PAM的用量分別為2.5mg/L和5mg/L，此時(shí)廢水的上清液濁度可降低至1500NTU，到達(dá)上述效果所需雜化絮凝劑HLM的用量為2mg/L。PAC的價(jià)錢為1500元/t，經(jīng)預(yù)算，PAC和PAM復(fù)合將陶瓷廢水的上清液濁度降低至1500NTU時(shí)，藥劑本錢為0.069元/t，此時(shí)HLM的處置藥劑本錢為0.04元/t(約為PAM的4/7)。當(dāng)雜化絮凝劑的投加量為5mg/L時(shí)，可將陶瓷廢水的上清液濁度降低至19.42NTU，已到達(dá)廢水懸浮物含量排放規(guī)范，并可直接回用于陶瓷制備流程，此時(shí)陶瓷廢水的藥劑處置本錢為0.1元/t。

　　與陶瓷廢水復(fù)合處置工藝相比，單步處置工藝一方面可簡并廢水處置工藝流程，另一方面可防止由無機(jī)絮凝劑絮凝工段因絮體粒徑小而形成的板結(jié)，堅(jiān)持廢水處置系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3、結(jié)論

　　將實(shí)驗(yàn)室自制無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑HLM應(yīng)用于陶瓷廢水的絮凝處置，實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，該絮凝劑在投入量為5mg/L時(shí)，可將陶瓷廢水的上清液濁度降低至19.42NTU，已到達(dá)廢水懸浮物含量排放規(guī)范，并可直接回用于陶瓷制備工藝流程。

　　與傳統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)用聚丙烯酰胺絮凝劑PAM的工藝相比，到達(dá)相同廢水處置效果，無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑HLM可將陶瓷廢水處置的藥劑本錢降低50%。與現(xiàn)場將聚合氯化鋁PAC和聚丙烯酰胺PAM復(fù)合運(yùn)用的工藝相比，雜化絮凝劑HLM可將陶瓷廢水的處置的藥劑本錢降低40%。