聚合硫酸铁在粉丝废水中的混凝效果研究

2015-12-15杨军航李彩虹

资源节约与环保 2015年1期

关键词：碱化清液混凝

杨军航李彩虹

（招远市环境保护局山东招远 265400）

聚合硫酸铁在粉丝废水中的混凝效果研究

杨军航李彩虹

（招远市环境保护局山东招远 265400）

聚合硫酸铁属于一种新型无机高分子混凝剂，与之前使用的硫酸铝、三氯化铁以及碱式氧化铝相比而言，聚合硫酸铁有着显著的优势，在处理污水时对于部分重金属离子、恶臭、色度与COD都有着良好的去除效果，粉丝厂废水主要包括两种类型，即高浓度有机废水与洗涤废水，制取粉丝的原料有红薯、豌豆等等，粉丝厂的废水又可以称之为黄浆水，本文主要分析聚合硫酸铁在粉丝废水中的混凝效果。

聚合硫酸铁；粉丝废水；混凝效果

我国关于聚合硫酸铁的研究最早开始于上世纪80年代，截止到目前为止，生产聚合硫酸铁的单位已经达到数百家，聚合硫酸铁属于一种新型无机高分子混凝剂，与之前使用的硫酸铝、三氯化铁以及碱式氧化铝相比而言，聚合硫酸铁有着显著的优势，在处理污水时对于部分重金属离子、恶臭、色度与COD都有着良好的去除效果，在净水时生成的物体强度大、沉降速度快，处理污水的pH值范围广，对设备的腐蚀性基本上可以忽略不计。

在1974年，日本铁矿业株式会社获取到了制备集合硫酸铁的专利，该种技术的原料是硫酸与硫酸亚铁，催化剂选择亚硝酸钠，经过17h的反应，可以生成棕色聚合硫酸铁溶液。但是，该种技术也有一些缺陷，反应时间长，废气需要采用设备来处理，这会对生产造成一些不利，在这一基础上，我国很多机构针对这一技术进行了改造，经过了多年的努力，我国聚合硫酸铁的生产取得了巨大的成就。截止到目前为止，我国聚合硫酸铁年产量已经超过了10×104t，广泛的应用在了黄河、长江、淮河、钱塘江、赣江等河流污水的处理工作中。

1 聚合硫酸铁处理粉丝废水的原理

利用化学法处理废水就是使用絮凝剂来破坏废水胶体，让处在分散状态的有机物凝聚，形成一种聚集粗颗粒，并让这种颗粒从污水中分离，这样即可有效降低COD含量。絮凝剂的种类是多种多样的，常用的有聚合硫酸铁和聚合氧化铝，与其他絮凝剂相比而言，聚合硫酸铁价格低廉，具有高效性的优势，已经在废水处理中得到了广泛的使用，絮凝剂类型不同，处理废水的絮凝效果也存在一些差异，在反应过程中也会受到使用量、温度以及pH值的影响，因此，必须要进行优化性选择。

粉丝厂废水主要包括两种类型，即高浓度有机废水与洗涤废水，制取粉丝的原料有红薯、豌豆等等，粉丝厂的废水又可以称之为黄浆水，其中蛋白质与COD含量很高，在经过处理后，需要将粗蛋白回收出来，对上层清液进行处理。在水质指标上，黄浆水的pH值为4.1，COD为5000 mg/L～6000mg/L，废水量为25 m3/h～30m3/h。

2 试验措施

2.1 试验仪器与试验试剂

试验仪器有pHS-S21酸度计、JJ-3型六联定时变速搅拌机、TL-1型COD测定仪、7200可见分光光度计、Ferron试剂、其他常规仪器与常用试剂。

2.2 实验方式

2.2.1 聚合硫酸铁制备方式

配备好相应浓度的硫酸铁溶液，加入适量硫酸，控制好pH值，快速搅拌，在其中缓慢加入稀碱容易让，将水解聚合反应温度控制在60℃，在50℃环境下熟化。聚合硫酸铁采用液体状，其碱化度是14%，含量质量是30%。

2.2.2 混凝试验方式

影响混凝的因素是很多的，主要的影响因素是pH值、搅拌速度、投加量、反应温度等，一般情况下，只考虑pH值与投加量，在反应时，需要将废水调节到规定的pH值，取一定量废水，在25℃环境在搅拌机上进行快速搅拌，加入适量的聚合硫酸铁，先快速搅拌5min，再慢速搅拌10min，将反应物静置2h，待其分层后，取上层清液，使用COD消解仪测定COD残余量。

3 实验结果分析

3.1 碱化度与混凝结果的关系

取相同量硫酸铁溶液，将其配备成碱化度为 0.1,0.2, 0.3,0.4,0.5,0.6的聚合硫酸铁溶液，熟化时间共计3h，混凝过程中，聚合硫酸铁浓度中的Fe是168mg/L，混凝效果如图1所示。

图1 聚合硫酸铁碱化度与混凝效果的关系

在碱化度的提升之下，Fe（a）含量呈现出减少的趋势，而高聚态Fe（c）、聚态Fe（b）的含量则越来越高，COD去除率开始降低，结果显示，碱化度介于0.1到0.2之间是，聚合硫酸铁对于粉丝废水处理效果是最为理想的，在碱化度降低到0.1以下时，混凝效果越来越差。此外，实验数据还显示，碱化度越高，反应物中高聚态铁含量越高，在经过相应的混凝处理之后，COD量逐渐增加，对于混凝效果的影响也越大，高浓度聚合硫酸铁与低浓度聚合硫酸铁相比而言，COD去除率并无显著差别。从聚合硫酸铁在粉丝废水中的混凝结果可以得出，在投加量不变的情况下，高浓度聚合硫酸铁混凝过程中的絮体更大，沉降速度也更快，而低浓度聚合硫酸铁混凝过程中的絮体小，沉降速度慢，但是，低浓度聚合硫酸铁混凝废水清液浑浊度优于高浓度聚合硫酸铁废水清液。

3.2 熟化时间、水解形态与混凝效果的关系

在反应过程中，铁的水解速度很快，在5min左右可以完成反应，此后，游离态Fe（a）浓度也开始稳定，在熟化时间的增加之下，同一碱化度聚合硫酸铁中，高聚态铁与中聚态铁会发生转换，高聚态铁的数量越高越多，中聚态铁含量开始降低，对于碱化度高聚态硫酸铁在同样的熟化时间之中，聚态铁数量开始增加。熟化时间与混凝效果之间是一种反比关系，时间越长，混凝效果越差，碱化度与混凝效果也是反比关系，碱化度越大，那么混凝效果也会越差。

3.3 聚合硫酸铁投加量、pH值与混凝效果之间的关系

聚合硫酸铁在粉丝废水中的混凝度需要控制在相应的pH值

范围，聚合硫酸铁投加量与最优pH值范围是一种正比关系，投加量越大，那么最优pH范围就会相应的增加，导致该种问题出现的根本原因是由于粉丝废水中蛋白质含量较高，那么COD含量也会增加，蛋白质是有两种不同的特征的，在不同pH值环境下，就会表现出不同的电性。聚合硫酸铁是铁盐水解中间产物，这种产物实际上是羧基联桥或者多核羧基配合物无机高分子混合物，其中有很多无机高分子化合物。

此外，实验还显示，聚合硫酸铁投加量增加，那么COD参与量就会减少，混凝现象显示，如果投加量增加，那么絮体沉降速度也越来越快，在其质量浓度超过168mg/L，COD减少情况不明显，清液浊度会逐渐上升。