涂装废水铁回收的影响因素研究★
2019-08-08刘沐之付翠莲
刘沐之 付翠莲
(1.天津天一爱拓科技有限公司，天津 300382； 2.天津城建大学工程实训中心，天津 300084)
1 概述
涂装废水是指在自行车、电动车、汽车及其零部件喷漆制造过程中产生的生产废水。为了保证涂装效果，通常需要对涂装对象进行涂装前处理。酸洗是涂装前处理中的一个重要环节，通过酸洗可以去除金属表面的锈蚀，以保证后续涂装效果[1]。涂装废水为酸性(pH 2～3)、含有较高浓度的铁和有机物等污染物，若不妥善处理，会对环境产生严重污染[2]。
随着循环经济理念的提出和发展，如何从工业废水中实现资源回收日益受到重视。目前，从废水中回收铁资源的理论和技术工艺都取得了一定的发展，主要技术包括电渗析技术[3]、合成聚合氯化铁铝技术[4]、结晶技术[5]、离子交换技术[6]和活性炭吸附技术[7]。
本文采用烧杯试验，考察了NaOH投加量、H2O2投加量和GT值对涂装废水中铁资源回收的影响。通过涂装废水中的铁资源进行回收，不仅可以消除污染，而且可以实现资源循环利用，具有较好的环境效益、经济效益和社会效益。
2 试验
2.1 材料与仪器
试验药品：50%(w/w)的NaOH溶液，30%(w/w)的H2O2溶液。
试验废水：实际涂装废水，pH 2.18±0.41，总铁188.89 mg/L±3.25 mg/L。
试验仪器见表1。
表1 试验仪器列表
2.2 试验方案
以NaOH投加量、H2O2投加量和GT值为研究变量，以铁回收率(处理前后涂装废水中总铁浓度与原水中总铁浓度的比值)及沉淀污泥中铁含量(沉淀污泥中总铁浓度与污泥浓度的比值)为评价指标，具体试验方案如表2所示。
表2 各因素对铁回收效果影响试验方案
2.3 试验方法
室温下，量取多份1 L的涂装废水置于混凝试验搅拌机的反应器中后，按照表2所述方案试验。试验结束后将反应器中废水静置2 h后，分别对其上清液和底部沉淀物采样测试。相关测试方法均采用国标法[8]。
3 结果与讨论
3.1 GT值对铁回收效果的影响
首先根据表2，在NaOH溶液投加量为1.00 mL/L，H2O2试剂投加量为1.50 mL/L的条件下，改变GT值，得到GT值对铁回收率和污泥中铁含量的影响，如图1所示。
由图1可知，在GT值从9 600增加到42 420时，铁回收率增大，之后铁回收率降低，在GT值为42 420时铁回收率达到最高值91.95%。这是因为GT值过低不利于絮体的形成，而GT值过高易将絮体打碎，导致絮体的卷扫网捕作用降低[9]。污泥中铁含量随GT值的变化趋势和铁回收率随GT值的变化趋势相同，在GT值为42 420时，污泥中铁含量达到最高值60.74%。
在反应过程中絮体粒径变化如图2所示。在GT值为118 620时，中位径D(0.5)迅速增大，但从t=88 s时，D(0.5)开始减小，从t=220 s开始，D(0.5)下降趋势明显。GT值为9 600和24 600时，D(0.5)未随时间产生较大幅度波动，但D(0.5)普遍低于50 μm。而GT值为42 420时，D(0.5)较大，且粒径波动小，表明絮体的团聚性能好。这说明过高的GT值会导致絮体的团聚性和稳定性降低，过低的GT值不利于絮体的形成和成长。由以上试验结果可知，对于铁回收来说GT值的适宜范围为24 600～62 460。
3.2 NaOH投加量对铁回收效果的影响
之后根据表2，在GT值为24 600，H2O2投加量为1.50 mL/L的条件下，改变NaOH投加量，得到NaOH投加量对铁回收率和污泥中铁含量的影响，结果如图3所示。
随着NaOH投加量的增加，污泥中铁含量不断。其原因是随着NaOH投加量的增加，pH增加，涂装废水中形成沉淀的无机污染物种类和数量均增多，导致污泥中铁元素的百分含量(污泥中铁含量)降低。由以上试验结果可知，对于铁回收来说NaOH投加量的适宜范围为0.60 mL/L～1.75 mL/L。
3.3 H2O2投加量对铁回收效果的影响
根据表2，在GT值为24 600，NaOH投加量为1.00 mL/L的条件下，改变H2O2投加量，得到H2O2投加量对铁回收率(铁回收率)和污泥中铁元素的百分含量(污泥中铁含量)的影响，结果如图4所示。
由图4可知，随着H2O2投加量的增加，铁回收率和污泥泥中铁含量均呈上升趋势。在H2O2投加量为3.75 mL/L时，铁回收率和污泥泥中铁含量的最大值分别为89.77%和63.45%。在H2O2投加量从0.00 mL/L增加到3.75 mL/L过程中，总铁中Fe3+
浓度的百分含量由20%增大到90%，而Fe3+更易形成沉淀物得以去除。由以上试验结果可知，对于铁回收来说H2O2投加量的适宜范围为1.00 mL/L～3.00 mL/L。
4 结语
在NaOH投加量为0.60 mL/L～1.75 mL/L，H2O2投加量为1.00 mL/L～3.00 mL/L，GT值为24 600～62 460的条件下对涂装废水进行中和氧化处理，涂装废水的铁回收率和污泥中铁含量分别可达90%和70%以上，可较好地实现对涂装废水中铁资源的回收。
