周 毅,邬 浩,高 瑞

(包头师范学院化学学院,内蒙古包头 014030)

目前,我国大多数工业废水处理中,主要用聚合氯化铝或聚合氯化铁等无机絮凝剂[1],这些絮凝剂一般投加量较大,成本较高,且铝盐絮凝剂在处理低温低浊水时效果较差。新型聚硅硫酸盐类絮凝剂是近十几年来发展起来的一类新型无机高分子絮凝剂,用于废水处理时,同时具有电中和作用和吸附架桥作用,因而絮凝效果较好,且其原料广泛,价格低廉,安全无毒,目前已成为国内外无机高分子絮凝剂研究领域的热点之一[2-8]。本试验采用自制的聚硅硫酸铁(PFSS)处理某钢铁有限责任公司炼钢工段转炉二文除尘废水,系统研究了各因素对絮凝作用的影响。

1 试验部分

1.1 废水水质

转炉在吹氧冶炼过程中,一定量的铁和铁化合物蒸发并随炉气逸出,同时加料过程中散料的细微颗粒也被炉气带入烟道,大量烟气流经过文氏管时得到净化,同时形成大量含有有害物质的转炉烟气除尘废水。废水经自然沉降30 min后的水质特性见表1。

表1 转炉烟气除尘循环水的水质特性

1.2 试验原料及试剂

聚硅硫酸铁PFSS,自制;重铬酸钾、硫酸银、浓硫酸、硫酸亚铁铵、邻苯二甲酸氢钾、试亚铁灵指示剂、硫酸肼、六次甲基四胺等,均为分析纯。

1.3 仪器

722-型光栅分光光度计(四川仪表九厂), M Y3000-6A型混凝试验搅拌仪(湖北省潜江市梅宇仪器有限公司),p Hs-25型数显p H计(上海精密科学仪器有限公司)。

1.4 絮凝沉降试验

取100 mL经自然沉降30 min的废水(p H= 8.68)于100 m L烧杯中,室温下滴加适量PFSS,以350 r/m in速度先快速搅拌1 m in,然后转为200 r/min速度搅拌2 min,再以50 r/min速度搅拌2 min,之后静置15 min。取液面下2 cm处清液测定其各项指标。

1.5 分析方法

浊度采用分光光度法(GB13200—1991)测定;色度采用稀释倍数法(GB11903—1989)测定;悬浮物采用重量法(GB11901—1989)测定;p H值采用玻璃电极法(GB6920—1986)测定;化学需氧量采用重铬酸钾法(GB11914—1989)测定。

2 结果与讨论

2.1 搅拌速度对絮凝沉淀效果的影响

搅拌的目的是增加废水中微粒与絮凝剂接触碰撞机会,但搅拌速度以不破坏已形成的絮状物为前提。在絮凝剂添加过程中,一般先较快速搅拌,使絮凝剂与微粒充分接触;一旦絮凝作用发生,搅拌速度就应降低,避免破坏已形成的絮团。搅拌速度过慢,达不到均匀混合的目的,部分微粒可能吸附过量絮凝剂产生分散,而另外一部分微粒却未形成凝团;如果搅拌速度过快,则会破坏已形成的絮团,影响絮凝效果。因此,搅拌速度要均匀,以絮凝剂分散均匀为宜。

根据不同搅拌速度和搅拌时间下矾花产生的速度及大小,确定如下搅拌条件:350 r/min下搅拌1 min,200 r/min下搅拌2 min,50 r/min下搅拌2 min,然后分别沉降15 min。结果表明,此条件下,废水的絮凝效果较好。

2.2 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

分别取初沉过的废水8份,按絮凝试验方法进行试验,测定处理后的水样浊度和悬浮物。试验结果如图1所示。

图1 PFSS投加量对浊度和悬浮物去除率的影响

由图1看出:试验条件下,当PFSS絮凝剂投加量为0～0.5 m L/L时,废水浊度和悬浮物去除率均随PFSS絮凝剂投加量的增加而增大;PFSS絮凝剂投加量达到0.5 m L/L时,浊度和悬浮物去除率分别为99.11%和97.89%;PFSS絮凝剂投加量超过0.5 mL/L时,浊度和悬浮物去除率变化趋势缓慢。综合考虑,PFSS絮凝剂投加量以选择0.25 mL/L为宜,此条件下,废水浊度及悬浮物去除率分别为98%及95%。

2.3 废水pH对絮凝效果的影响

分别取初沉废水8份,在室温下,用2 mol/L硫酸和2 mol/L氢氧化钠溶液调p H值,然后分别投加最适宜量的PFSS,即0.25 mL/L,按试验方法处理,结果如图2所示。

图2 废水pH对浊度和悬浮物去除率的影响

由图2可知:废水p H在1～6范围内,浊度和悬浮物去除率随废水p H增大而增大;p H=6时,二者去除率达到最大;p H>6,二者去除率变化趋缓,但都在95%以上。因此,用PFSS絮凝废水,p H在6～12范围内都有较好效果。

2.4 温度对絮凝效果的影响

分别取7份100 mL初沉废水,在不同温度下,PFSS用量0.25 mL/L,调废水p H=6.18,按试验方法絮凝。结果如图3所示。

图3 温度对浊度和悬浮物去除率的影响

由图3看出:用PFSS处理废水的效果受温度影响较小,即使在较低温度(5℃)下,废水浊度和悬浮物去除率也都在96%以上;在30～40℃范围内效果最好,浊度和悬浮物去除率分别达到99.4%和97.9%;当温度超过50℃时,絮凝效果又有所下降。

3 结论

用自制PFSS作絮凝剂可以很好地去除废水浊度和悬浮物,絮凝效果与絮凝剂用量、废水p H有很大关系。当废水p H=6.0、PFSS用量为0.25 mL/L时,废水浊度和悬浮物去除率均可达95%以上;搅拌速度和搅拌时间选择适宜,有利于絮凝剂发挥作用;温度对絮凝效果影响相对较小,该产品的使用不受季节、区域限制。

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