周 毅,鄔 浩,高 瑞

(包頭師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院,內(nèi)蒙古包頭 014030)

目前,我國(guó)大多數(shù)工業(yè)廢水處理中,主要用聚合氯化鋁或聚合氯化鐵等無(wú)機(jī)絮凝劑[1],這些絮凝劑一般投加量較大,成本較高,且鋁鹽絮凝劑在處理低溫低濁水時(shí)效果較差。新型聚硅硫酸鹽類絮凝劑是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類新型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑,用于廢水處理時(shí),同時(shí)具有電中和作用和吸附架橋作用,因而絮凝效果較好,且其原料廣泛,價(jià)格低廉,安全無(wú)毒,目前已成為國(guó)內(nèi)外無(wú)機(jī)高分子絮凝劑研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一[2-8]。本試驗(yàn)采用自制的聚硅硫酸鐵(PFSS)處理某鋼鐵有限責(zé)任公司煉鋼工段轉(zhuǎn)爐二文除塵廢水,系統(tǒng)研究了各因素對(duì)絮凝作用的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 廢水水質(zhì)

轉(zhuǎn)爐在吹氧冶煉過(guò)程中,一定量的鐵和鐵化合物蒸發(fā)并隨爐氣逸出,同時(shí)加料過(guò)程中散料的細(xì)微顆粒也被爐氣帶入煙道,大量煙氣流經(jīng)過(guò)文氏管時(shí)得到凈化,同時(shí)形成大量含有有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)爐煙氣除塵廢水。廢水經(jīng)自然沉降30 min后的水質(zhì)特性見(jiàn)表1。

表1 轉(zhuǎn)爐煙氣除塵循環(huán)水的水質(zhì)特性

1.2 試驗(yàn)原料及試劑

聚硅硫酸鐵PFSS,自制;重鉻酸鉀、硫酸銀、濃硫酸、硫酸亞鐵銨、鄰苯二甲酸氫鉀、試亞鐵靈指示劑、硫酸肼、六次甲基四胺等,均為分析純。

1.3 儀器

722-型光柵分光光度計(jì)(四川儀表九廠), M Y3000-6A型混凝試驗(yàn)攪拌儀(湖北省潛江市梅宇儀器有限公司),p Hs-25型數(shù)顯p H計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

1.4 絮凝沉降試驗(yàn)

取100 mL經(jīng)自然沉降30 min的廢水(p H= 8.68)于100 m L燒杯中,室溫下滴加適量PFSS,以350 r/m in速度先快速攪拌1 m in,然后轉(zhuǎn)為200 r/min速度攪拌2 min,再以50 r/min速度攪拌2 min,之后靜置15 min。取液面下2 cm處清液測(cè)定其各項(xiàng)指標(biāo)。

1.5 分析方法

濁度采用分光光度法(GB13200—1991)測(cè)定;色度采用稀釋倍數(shù)法(GB11903—1989)測(cè)定;懸浮物采用重量法(GB11901—1989)測(cè)定;p H值采用玻璃電極法(GB6920—1986)測(cè)定;化學(xué)需氧量采用重鉻酸鉀法(GB11914—1989)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 攪拌速度對(duì)絮凝沉淀效果的影響

攪拌的目的是增加廢水中微粒與絮凝劑接觸碰撞機(jī)會(huì),但攪拌速度以不破壞已形成的絮狀物為前提。在絮凝劑添加過(guò)程中,一般先較快速攪拌,使絮凝劑與微粒充分接觸;一旦絮凝作用發(fā)生,攪拌速度就應(yīng)降低,避免破壞已形成的絮團(tuán)。攪拌速度過(guò)慢,達(dá)不到均勻混合的目的,部分微?？赡芪竭^(guò)量絮凝劑產(chǎn)生分散,而另外一部分微粒卻未形成凝團(tuán);如果攪拌速度過(guò)快,則會(huì)破壞已形成的絮團(tuán),影響絮凝效果。因此,攪拌速度要均勻,以絮凝劑分散均勻?yàn)橐恕?/p>

根據(jù)不同攪拌速度和攪拌時(shí)間下礬花產(chǎn)生的速度及大小,確定如下攪拌條件:350 r/min下攪拌1 min,200 r/min下攪拌2 min,50 r/min下攪拌2 min,然后分別沉降15 min。結(jié)果表明,此條件下,廢水的絮凝效果較好。

2.2 絮凝劑投加量對(duì)絮凝效果的影響

分別取初沉過(guò)的廢水8份,按絮凝試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)定處理后的水樣濁度和懸浮物。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 PFSS投加量對(duì)濁度和懸浮物去除率的影響

由圖1看出:試驗(yàn)條件下,當(dāng)PFSS絮凝劑投加量為0～0.5 m L/L時(shí),廢水濁度和懸浮物去除率均隨PFSS絮凝劑投加量的增加而增大;PFSS絮凝劑投加量達(dá)到0.5 m L/L時(shí),濁度和懸浮物去除率分別為99.11%和97.89%;PFSS絮凝劑投加量超過(guò)0.5 mL/L時(shí),濁度和懸浮物去除率變化趨勢(shì)緩慢。綜合考慮,PFSS絮凝劑投加量以選擇0.25 mL/L為宜,此條件下,廢水濁度及懸浮物去除率分別為98%及95%。

2.3 廢水pH對(duì)絮凝效果的影響

分別取初沉廢水8份,在室溫下,用2 mol/L硫酸和2 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)p H值,然后分別投加最適宜量的PFSS,即0.25 mL/L,按試驗(yàn)方法處理,結(jié)果如圖2所示。

圖2 廢水pH對(duì)濁度和懸浮物去除率的影響

由圖2可知:廢水p H在1～6范圍內(nèi),濁度和懸浮物去除率隨廢水p H增大而增大;p H=6時(shí),二者去除率達(dá)到最大;p H>6,二者去除率變化趨緩,但都在95%以上。因此,用PFSS絮凝廢水,p H在6～12范圍內(nèi)都有較好效果。

2.4 溫度對(duì)絮凝效果的影響

分別取7份100 mL初沉廢水,在不同溫度下,PFSS用量0.25 mL/L,調(diào)廢水p H=6.18,按試驗(yàn)方法絮凝。結(jié)果如圖3所示。

圖3 溫度對(duì)濁度和懸浮物去除率的影響

由圖3看出:用PFSS處理廢水的效果受溫度影響較小,即使在較低溫度(5℃)下,廢水濁度和懸浮物去除率也都在96%以上;在30～40℃范圍內(nèi)效果最好,濁度和懸浮物去除率分別達(dá)到99.4%和97.9%;當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí),絮凝效果又有所下降。

3 結(jié)論

用自制PFSS作絮凝劑可以很好地去除廢水濁度和懸浮物,絮凝效果與絮凝劑用量、廢水p H有很大關(guān)系。當(dāng)廢水p H=6.0、PFSS用量為0.25 mL/L時(shí),廢水濁度和懸浮物去除率均可達(dá)95%以上;攪拌速度和攪拌時(shí)間選擇適宜,有利于絮凝劑發(fā)揮作用;溫度對(duì)絮凝效果影響相對(duì)較小,該產(chǎn)品的使用不受季節(jié)、區(qū)域限制。

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