余錦龍 陳文姬 黎湘虹 曹炳偉

(江西省環(huán)境保護科學研究院，江西南昌 330002)

0 前言

鋼鐵熱軋所產(chǎn)生的酸洗廢液一般含H+0.05～5g/L和Fe2+60～250g/L，由于其腐蝕性強，已被列入《國家危險廢物名錄》［1］。目前，這些廢酸處理工藝復(fù)雜，難度大，成本高昂，不利于工業(yè)化應(yīng)用。

目前利用粉煤灰研制粉煤灰混凝劑處理印染廢水的研究報道較多，但大部分方法是利用粉煤灰、硫鐵礦燒渣、化學純助劑來研制粉煤灰混凝劑［2－7］，化學助劑都是分析純藥劑;而且印染廢水堿性高，常用的混凝劑對印染廢水進行混凝處理前需要進行pH調(diào)節(jié)，這樣將消耗大量的酸。因此，開發(fā)酸洗廢液與粉煤灰聯(lián)合處理印染廢水是很有意義的。不僅降低粉煤灰混凝劑生產(chǎn)成本，中和印染廢水中的堿性，還開發(fā)粉煤灰和酸洗廢液的綜合利用，減少粉煤灰與酸洗廢液處理費用，這樣不僅獲得了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，而且達到以廢治廢的目的。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器

PHS—2型pH計;電熱恒溫水浴鍋;5B—3C(V8)型COD快速測定儀;MY3000—6F智能型混凝試驗攪拌儀;BS－4E立式恒溫振蕩器。

1.2 試驗原料和試驗水樣組成

粉煤灰取自電廠，其化學組成見表1∶

表1 粉煤灰化學組成Table 1 chemical composition of fly ash

酸洗廢液取自某軋鋼廠，其主要特征和組成見表2∶

表2 酸洗廢液的特征和組成Table 2 characteristics and composition of wasted acid from titanium white production

0.2 ～1含量/% 5 ～6、20 ～24、70 ～75、1.36、

印染廢水取自某印染廠，印染廢水水質(zhì)情況見表3∶

表3 印染廢水水質(zhì)Table 3 wastewater quality

1.3 粉煤灰基混凝劑的制備

1.3.1 制備工藝流程

Fig.1 flowchart of making FAC and treatingwastewater

1.3.2 FAC 制備及性質(zhì)

稱取20g粉煤灰與40mL酸洗廢液混合在95℃下浸出5小時［8］，將浸出液與粉煤灰溶渣分離，浸出液既為粉煤灰混凝劑(FAC)。該混凝劑為淡黃色液體，pH值為0.2 ～1.2，Al3+含量為0.079mol/L、Fe3+含量為0.04mol/L、Fe2+含量為0.383mol/L 。

粉煤灰未經(jīng)酸處理時，其表面比較光滑致密。粉煤灰用廢酸在高溫下浸漬后，表面狀況有較大變化(見圖2)，其表面或微孔內(nèi)部變的粗糙，比表面顯著增加。根據(jù)廢水處理的吸附理論，吸附劑的比表面越大，吸附效果越好。

圖2 酸浸前后的顯微鏡照片比較Fig.2 SEM of fly ash extracted by wasted acid or not

1.4 混凝試驗

用MY3000—6F智能型混凝試驗攪拌儀在1L試驗燒杯中進行試驗，取500mL廢水，加入適量的FAC，在250r/min的轉(zhuǎn)速下快速攪拌2min，使混凝劑充分分散，隨后降低轉(zhuǎn)速至60r/min，攪拌10min，攪拌完后靜置25min取上清液分析水質(zhì)。

1.5 分析測試方法

COD∶重鉻酸鉀法;

色度∶稀釋倍數(shù)法。

2 結(jié)果與討論

2.1 FAC混凝效果

2.1.1 FAC用量對色度和COD去除率的影響

在常溫及印染廢水pH保持在11～12條件下，混凝劑用量與COD和色度去除率關(guān)系見表3。

由圖3可知，最佳混凝劑用量為2mL/L，混凝劑投加量低，不足以達到完全中和脫穩(wěn)膠粒的作用，相反，隨投藥量過大，會造成廢水中膠粒的電性逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致廢水中某些污染粒子的從新懸浮，發(fā)生再穩(wěn)定，混凝效果反而下降。

2.1.2 pH值對脫色率和COD去除率的影響

在常溫下及FAC投加量為2mL/L的條件下，對6份廢水用氫氧化鈉和硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水pH值，試驗結(jié)果見圖4。

由圖4可知，F(xiàn)AC處理印染廢水的適宜pH值范圍為11～12，這主要是由于FAC可以中和廢水中的堿以降低印染廢水的pH值，使印染廢水pH值在6～8，有利于混凝劑中的Al3+、Fe3+、Fe2+聚合混凝，吸附加橋作用，降低廢水中COD和色度。

2.1.3 沉淀時間對脫色率和COD去除率的影響

按混凝沉降實驗方法，在500mL廢水中分別加入2mL/L混凝劑處理后，倒入500mL量筒中，觀察測量不同沉降時間上清液高度H(mm)和沉淀高度h(mm)之比，結(jié)果如圖5所以。

由圖5可知，F(xiàn)AC對污泥沉降速度快，12～16min基本可以沉淀完全，礬花大且密實。這主要是由于FAC中含有大量Fe2+起的作用。

表4 廢水吸附處理后水質(zhì)情況與去除率Table 4 results and removal rates of printing and dyeing wastewater by adsorption

2.2 吸附效果

取混凝處理后的廢水200mL，在室溫條件下加入2.0g粉煤灰溶渣，在轉(zhuǎn)速為120r/min下振蕩20min，靜止20min后取少量清液分析水質(zhì)，結(jié)果見表4。

改性后的粉煤灰溶渣用于印染廢水的后續(xù)處理，不僅解決了粉煤灰溶渣的利用問題，而且進一步降低了印染廢水COD和色度，從表4可知印染廢水最終COD去除率達77%以上，色度去除率達91%以上。并且吸附后粉煤灰溶渣加黏土配合燒制粉煤灰黏土磚，最終吸附溶渣不會造成環(huán)境污染。

2.3 與不同混凝劑處理效果

將酸處理得到的FAC混凝劑與其溶渣吸附劑對印染廢水進行處理，并與Al2(SO4)3和FeCl3進行對比，結(jié)果見表5。

表5 不同混凝劑對廢水的處理結(jié)果Table results of treating printing and dyeing wastewater with different coagulant

從表5可見，COD和色度這類依靠吸附作用能去除的組分，F(xiàn)AC混凝劑與溶渣吸附劑共同作用效果要好于Al2(SO4)3和FeCl3，其原因主要是印染廢水經(jīng)FAC混凝處理后無法去除的COD和色度能夠依靠粉煤灰溶渣吸附性能去除，而Al2(SO4)3和FeCl3只是一般混凝劑，主要起凝聚作用，所以其處理效果不及FAC與溶渣共同作用的結(jié)果。

3 機理分析

FAC是利用酸洗廢液與粉煤灰聯(lián)合制備的復(fù)鹽型無機混凝劑，主要成分為 Fe2+、SO42－，次要成分為Al3+、Fe3+。FAC處理印染廢水的機理是∶在印染廢水中Fe3+、Al3+、Fe2+能迅速水解，縮合形成許多復(fù)雜的多核絡(luò)合物［9］，在pH較低時，高電荷低聚合度的絡(luò)合物占多數(shù);在pH較高時，低電荷高聚合度的絡(luò)合物占多數(shù)。Al3+、Fe3+、Fe2+以及FAC生成的各種帶高價正電荷的水解聚合物，能有效降低或消除水中懸浮膠粒的Zeta電位，使膠粒脫穩(wěn)，而且這些水解聚合物兼有吸附加橋作用，形成高聚合度的水解沉淀物起網(wǎng)捕、集卷作用，從而使印染廢水COD和色度降低。

4 結(jié)論

(1)酸洗廢液與粉煤灰聯(lián)合處理印染廢水，該過程集合了混凝、吸附于一體廢水處理方法，脫色率和COD去除率均較高，且沉淀速度快，污泥體積小，較單獨利用無機傳統(tǒng)的Al2(SO4)3和FeCl3混凝劑處理效果要好。

(2)利用工業(yè)廢渣粉煤灰、軋鋼廠酸洗廢液即可制備FAC，生產(chǎn)原料來源豐富，制備工藝較簡單、成本低、處理印染廢水費用低。不僅解決了粉煤灰綜合利用問題，而且還解決了軋鋼廠酸洗廢液處理問題，節(jié)約軋鋼廠酸洗廢液處理費用，減少印染廢水處理費用，獲得了巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，達到以廢治理廢目的。

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