天然混凝剂处理制革厂废水

Tasneembano Kazi¹Arjun Virupakshi²

M.Tech Scholar, Department of Civil Engineering, KLE博士，MSS CET, belgam -590008, Karnataka, India
土木工程系助理教授，KLE博士，MSS CET, belgum -590008，印度卡纳塔克邦

摘要

制革工业是历史最悠久的工业之一，是一个高度复杂的工业，其特点是高BOD, COD，悬浮物，可沉降物，硫化物，氯化物和铬。未经处理的制革废水直接排入水体或露天土地，对环境造成不可逆转的破坏。混凝-絮凝是工业废水处理中最重要的物理化学处理步骤之一，用于减少导致废水浊度的悬浮和胶体物质。在过去的十年中，人们对使用天然混凝剂处理工业废水越来越感兴趣。天然混凝剂通常被用作欠发达社区的使用点技术，因为与化学混凝剂相比，它们相对具有成本效益。在本研究中，生物可降解的木香、辣木和仙人掌作为当地可用的天然混凝剂，降低了制革废水的浊度和COD。以制革废水为原料，采用常规罐式试验装置进行了试验。确定了最佳投加量和最佳pH。枸杞、辣木、仙人掌的最佳用量分别为0.1、0.3、0.2gm/500ml。枸杞、辣木和仙人掌的最适pH值分别为5.5、4.5和5.5。 In case of Cicer arietinum, Moringa oleifera, and Cactus maximum reduction in turbidity were found to be 81.20%, 82.02% and 78.54%, and maximum reduction in COD were found to be 90%, 83.33% and 75%, respectively. Among the natural coagulants used in this study maximum turbidity reduction of 82.02% and COD reduction of 90% was found with Moringa oleifera and Cicer aretinum, respectively.

关键字

枸杞，辣木，仙人掌，浊度，化学需氧量(COD)。

介绍

不断发展的工业化和快速的城市化大大增加了水污染的速度。自然水资源的供应日益减少，严重制约了工业发展和合理的城市生活水平。制革工业是我国高污染工业之一。制革厂产生的废水在30 - 35升/公斤的范围内的皮肤或皮革处理变化的pH值和高浓度的悬浮物，BOD, COD。主要问题是由于废水中含有重金属、有毒化学物质、氯化物、高溶解和悬浮盐的石灰和其他污染物[3]。由于制革废水的固有特性，人们研究了各种适用于制革废水处理的理化技术。混凝是处理混浊地表废水和工业废水中最重要的工艺。混凝-絮凝是工业废水处理中最重要的物理化学处理步骤之一，它可以减少导致废水浊度的悬浮物和胶体物质，也可以减少影响废水BOD和COD含量的有机物。由于这些农村或欠发达社区缺乏适当的水处理系统，最好的直接选择是使用简单且相对具有成本效益的使用点(POU)技术，如混凝[5]。它的应用包括通过添加传统的化学基混凝剂，即明矾(AlCl3)、氯化铁(FeCl3)和聚氯化铝(PAC)，去除水中溶解的化学物质和浊度。虽然这些化学品作为混凝剂的有效性是公认的，但使用这些混凝剂仍有缺点，例如在低温水中无效、采购成本相对较高、对人体健康有害、产生大量污泥以及它们严重影响处理后水的pH值。 There is also strong evidence linking aluminium-based coagulants to the development of Alzheimer’s disease in human beings. It is therefore desirable to replace these chemical coagulants withplant-based coagulants to counteract the afore mentioned drawbacks [5].

材料和方法

本研究以鹰嘴豆、辣木和仙人掌为天然混凝剂。鹰嘴豆、辣木产自贝尔高姆市当地市场，仙人掌采自路边，经鉴定属印度仙人掌。

A.天然混凝剂的制备

从船壳中取出茜草籽，将其磨成细粉，然后筛分，得到600 μm[6]的颗粒。将辣木种子从豆荚中取出，晾干后取出外壳。成熟的种子没有变色、软化或极度干燥的迹象。将籽粒磨成细粉，筛分得到600 μm[7]大小的颗粒。将新鲜的机会子切成1cm宽的条状，60℃干燥24小时，制成干燥机会子粉。干燥的机会子在研磨机中研磨并筛选得到600 μm[8]的颗粒。

B.凝血研究

瓶法是混凝法中应用最广泛的实验方法。采用传统的罐式试验装置，采用天然混凝剂对制革废水样品进行混凝试验。

它是作为批量测试进行的，可容纳一系列6个烧杯，容量为1升，带有6个主轴钢桨。在进行瓶试前，将样品混合均匀。

本研究包括快速混合、慢速混合和沉降的批量实验。该装置由六个同时搅拌的烧杯组成。将500毫升制革厂废水样品分别放入6个1升烧杯中，置于罐子测试装置下。同时加入预先配制好的西芹粉、辣木粉、仙人掌粉所需剂量，分别为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 gm/500ml。将桨片插入瓶中，打开仪器，在不同转速下进行瓶试验的整个过程，即快速混合(100转/分，rpm) 1分钟，慢速混合(30rpm) 10分钟。在骚动停止后，暂停时间被允许为20分钟。最后用移液器从上清液中抽取样品进行理化测定，研究混凝剂剂量对混凝的影响。然后，应该测量样品的浊度，COD代表初始浓度。

C.混凝剂投加量和pH的优化

用瓶式试验装置可确定天然混凝剂的最佳投加量和pH值。原制革厂废水pH值为5.5。在制革废水的原始pH为5.5的条件下，分别以0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 gm/500ml的投加量来评价最佳投加量。采用最佳投加量确定了不同混凝剂的最佳pH值。通过将制革废水的pH分别改变为3.5、4.5、5.5、6.5、7.5和8.5，在最佳投加量分别为0.1、0.3和0.2gm/500ml的红木、辣木和仙人掌时，确定每种混凝剂的最佳pH。

结果与讨论

制革废水中NC1、NC2和NC3的最佳投加量和最佳pH分别见图3.1和图3.2。

A.用天然混凝剂处理制革废水

1) Cicer artinum (NC1)处理制革废水

在最佳pH=5.5的条件下，用西塞蒿籽粉处理制革废水出水，最佳投加量为0.1gm/500ml，可降低浊度和COD。COD在每2000mg /l的浓度下发生变化。分析结果浊度和COD分别如图3.3和图3.4所示。

最初，COD浓度以2000mg /L的速率变化。浊度在8000 mg/L时最大降幅为77.95%。在COD浓度为500mg/L时，在6000 ~ 10000 mg/L范围内进行实验。当COD浓度为8500 mg/L时，浊度最大降幅为81.20%。Asrafuzzaman等[bbb]研究了辣木(Moringa oleifera)、Dolichos lablab、Cicer aretinum对合成水的还原效率，并报道了Cicer aretinum对浊度的还原效果最高，可达95.89%。

2)利用辣木处理制革废水

采用辣木籽粉处理制革废水，降低了废水的浊度和COD。在辣木的最佳添加量为0.3gm/500ml, pH值为4.5的条件下，COD每2000 mg/l发生变化。分析后的浊度和COD结果分别如图3.5、3.6所示。

最初，COD浓度以2000mg /L的速率变化。浊度在8000 mg/L时最大降幅为77.38%。在COD浓度为500mg/L时，在6000 ~ 10000 mg/L范围内进行实验。当COD浓度为8500 mg/L时，浊度最大降幅为82.02%。

最初，COD浓度以2000mg /L的速率变化。COD在18000 mg/L时最大降幅为83.33%。在COD浓度为500mg/L的条件下，在16000 mg/L ~ 20000 mg/L之间进行实验。但COD最大降幅保持不变(83.33%)。Veeramalini等人报道，500mg/l辣木可使纺织废水处理中的COD降低37%。

仙人掌处理制革废水的研究

用仙人掌粉处理制革废水，降低了废水的浊度和COD。在pH值为5.5的条件下，以0.2gm/500ml仙人掌为最佳添加量，对每2000mg/l浓度下的COD进行变化。分析结果浊度和COD分别如图3.7和3.8所示。

最初，COD浓度以2000mg /L的速率变化。浊度在10000 mg/L时最大降幅为78.54%。在COD浓度为每500mg/L时，在8000 ~ 12000 mg/L范围内进行实验。但浊度最大降幅保持不变(78.54%)。Yang等人也报道了类似的结果。他们报告说，河口和河流的浊度分别最大降低了98%和70%，Shilpa等人也报告说，仙人掌处理后的湖水浊度去除效率最高为89.03%。

最初，COD浓度以2000mg /L的速率变化。COD最大降幅为16000 mg/L，降幅为75.00%。在COD浓度为500mg/L时，在14000mg /L ~ 18000 mg/L范围内进行实验。当COD浓度为15500mg /L时，COD的最大降幅为80.65%。

B.天然混凝剂效率的比较

表3.1为三种天然混凝剂的对比结果;枸杞、辣木和仙人掌在最佳pH值下，以其最佳投加量降低浊度和COD。从表3.1可以清楚地看出，在三种混凝剂中，Cicer aretinum的COD降低效率更高，达到90.00%。辣木的浊度降低率最高，达82.02%。

结论

通过对天然混凝剂处理制革废水的实验研究得出以下结论:

1)制革废水具有的特点;pH-5.5，颜色-深褐色，COD- 28,000 mg/l, COD- 8,000mg/l，总固形物-15,200mg/l，溶解固形物-6,650 mg/l，悬浮固形物- 8,550mg/l，浊度-66 ~ 960，各项参数均超过允许限值。

2)混凝剂的最佳投加量分别为0.1gm/500ml、0.3gm/500ml和0.2gm/500ml。

3)枸杞、辣木和仙人掌籽粉在最佳投加量下混凝过程的最佳pH分别为5.5、4.5和5.5。

4)随着辣木投加量的增加，浊度逐渐降低，达到最佳投加量后，由于絮团的再稳定作用，剩余浊度逐渐增加。

5)研究中使用的三种天然混凝剂中，辣木的浊度降幅最大，达到82.02%。

6)在研究中使用的三种天然混凝剂中，Cicer aretinum的COD降幅最大，达到90.00%。

7)观察到，在所有COD浓度下，仙人掌的浊度降低率几乎都在60.00%以上。因此，仙人掌具有处理制革废水的潜力。

8)本研究使用的三种天然混凝剂中，Cicer aretinum的COD降低率为90.00%，浊度降低率为81.20%。由此得出结论，与其他两种混凝剂相比，环铁是处理制革废水的有效混凝剂。

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