聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝效果研究

楊軍航 李彩虹

（招遠(yuǎn)市環(huán)境保護(hù)局 山東招遠(yuǎn) 265400）

聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝效果研究

楊軍航 李彩虹

（招遠(yuǎn)市環(huán)境保護(hù)局 山東招遠(yuǎn) 265400）

聚合硫酸鐵屬于一種新型無機(jī)高分子混凝劑，與之前使用的硫酸鋁、三氯化鐵以及堿式氧化鋁相比而言，聚合硫酸鐵有著顯著的優(yōu)勢(shì)，在處理污水時(shí)對(duì)于部分重金屬離子、惡臭、色度與COD都有著良好的去除效果，粉絲廠廢水主要包括兩種類型，即高濃度有機(jī)廢水與洗滌廢水，制取粉絲的原料有紅薯、豌豆等等，粉絲廠的廢水又可以稱之為黃漿水，本文主要分析聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝效果。

聚合硫酸鐵；粉絲廢水；混凝效果

我國(guó)關(guān)于聚合硫酸鐵的研究最早開始于上世紀(jì)80年代，截止到目前為止，生產(chǎn)聚合硫酸鐵的單位已經(jīng)達(dá)到數(shù)百家，聚合硫酸鐵屬于一種新型無機(jī)高分子混凝劑，與之前使用的硫酸鋁、三氯化鐵以及堿式氧化鋁相比而言，聚合硫酸鐵有著顯著的優(yōu)勢(shì)，在處理污水時(shí)對(duì)于部分重金屬離子、惡臭、色度與COD都有著良好的去除效果，在凈水時(shí)生成的物體強(qiáng)度大、沉降速度快，處理污水的pH值范圍廣，對(duì)設(shè)備的腐蝕性基本上可以忽略不計(jì)。

在1974年，日本鐵礦業(yè)株式會(huì)社獲取到了制備集合硫酸鐵的專利，該種技術(shù)的原料是硫酸與硫酸亞鐵，催化劑選擇亞硝酸鈉，經(jīng)過17h的反應(yīng)，可以生成棕色聚合硫酸鐵溶液。但是，該種技術(shù)也有一些缺陷，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，廢氣需要采用設(shè)備來處理，這會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成一些不利，在這一基礎(chǔ)上，我國(guó)很多機(jī)構(gòu)針對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了改造，經(jīng)過了多年的努力，我國(guó)聚合硫酸鐵的生產(chǎn)取得了巨大的成就。截止到目前為止，我國(guó)聚合硫酸鐵年產(chǎn)量已經(jīng)超過了10×104t，廣泛的應(yīng)用在了黃河、長(zhǎng)江、淮河、錢塘江、贛江等河流污水的處理工作中。

1 聚合硫酸鐵處理粉絲廢水的原理

利用化學(xué)法處理廢水就是使用絮凝劑來破壞廢水膠體，讓處在分散狀態(tài)的有機(jī)物凝聚，形成一種聚集粗顆粒，并讓這種顆粒從污水中分離，這樣即可有效降低COD含量。絮凝劑的種類是多種多樣的，常用的有聚合硫酸鐵和聚合氧化鋁，與其他絮凝劑相比而言，聚合硫酸鐵價(jià)格低廉，具有高效性的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在廢水處理中得到了廣泛的使用，絮凝劑類型不同，處理廢水的絮凝效果也存在一些差異，在反應(yīng)過程中也會(huì)受到使用量、溫度以及pH值的影響，因此，必須要進(jìn)行優(yōu)化性選擇。

粉絲廠廢水主要包括兩種類型，即高濃度有機(jī)廢水與洗滌廢水，制取粉絲的原料有紅薯、豌豆等等，粉絲廠的廢水又可以稱之為黃漿水，其中蛋白質(zhì)與COD含量很高，在經(jīng)過處理后，需要將粗蛋白回收出來，對(duì)上層清液進(jìn)行處理。在水質(zhì)指標(biāo)上，黃漿水的pH值為4.1，COD為5000 mg/L～6000mg/L，廢水量為25 m3/h～30m3/h。

2 試驗(yàn)措施

2.1 試驗(yàn)儀器與試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)儀器有pHS-S21酸度計(jì)、JJ-3型六聯(lián)定時(shí)變速攪拌機(jī)、TL-1型COD測(cè)定儀、7200可見分光光度計(jì)、Ferron試劑、其他常規(guī)儀器與常用試劑。

2.2 實(shí)驗(yàn)方式

2.2.1 聚合硫酸鐵制備方式

配備好相應(yīng)濃度的硫酸鐵溶液，加入適量硫酸，控制好pH值，快速攪拌，在其中緩慢加入稀堿容易讓，將水解聚合反應(yīng)溫度控制在60℃，在50℃環(huán)境下熟化。聚合硫酸鐵采用液體狀，其堿化度是14%，含量質(zhì)量是30%。

2.2.2 混凝試驗(yàn)方式

影響混凝的因素是很多的，主要的影響因素是pH值、攪拌速度、投加量、反應(yīng)溫度等，一般情況下，只考慮pH值與投加量，在反應(yīng)時(shí)，需要將廢水調(diào)節(jié)到規(guī)定的pH值，取一定量廢水，在25℃環(huán)境在攪拌機(jī)上進(jìn)行快速攪拌，加入適量的聚合硫酸鐵，先快速攪拌5min，再慢速攪拌10min，將反應(yīng)物靜置2h，待其分層后，取上層清液，使用COD消解儀測(cè)定COD殘余量。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 堿化度與混凝結(jié)果的關(guān)系

取相同量硫酸鐵溶液，將其配備成堿化度為 0.1,0.2, 0.3,0.4,0.5,0.6的聚合硫酸鐵溶液，熟化時(shí)間共計(jì)3h，混凝過程中，聚合硫酸鐵濃度中的Fe是168mg/L，混凝效果如圖1所示。

圖1 聚合硫酸鐵堿化度與混凝效果的關(guān)系

在堿化度的提升之下，F(xiàn)e（a）含量呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，而高聚態(tài)Fe（c）、聚態(tài)Fe（b）的含量則越來越高，COD去除率開始降低，結(jié)果顯示，堿化度介于0.1到0.2之間是，聚合硫酸鐵對(duì)于粉絲廢水處理效果是最為理想的，在堿化度降低到0.1以下時(shí)，混凝效果越來越差。此外，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還顯示，堿化度越高，反應(yīng)物中高聚態(tài)鐵含量越高，在經(jīng)過相應(yīng)的混凝處理之后，COD量逐漸增加，對(duì)于混凝效果的影響也越大，高濃度聚合硫酸鐵與低濃度聚合硫酸鐵相比而言，COD去除率并無顯著差別。從聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝結(jié)果可以得出，在投加量不變的情況下，高濃度聚合硫酸鐵混凝過程中的絮體更大，沉降速度也更快，而低濃度聚合硫酸鐵混凝過程中的絮體小，沉降速度慢，但是，低濃度聚合硫酸鐵混凝廢水清液渾濁度優(yōu)于高濃度聚合硫酸鐵廢水清液。

3.2 熟化時(shí)間、水解形態(tài)與混凝效果的關(guān)系

在反應(yīng)過程中，鐵的水解速度很快，在5min左右可以完成反應(yīng)，此后，游離態(tài)Fe（a）濃度也開始穩(wěn)定，在熟化時(shí)間的增加之下，同一堿化度聚合硫酸鐵中，高聚態(tài)鐵與中聚態(tài)鐵會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換，高聚態(tài)鐵的數(shù)量越高越多，中聚態(tài)鐵含量開始降低，對(duì)于堿化度高聚態(tài)硫酸鐵在同樣的熟化時(shí)間之中，聚態(tài)鐵數(shù)量開始增加。熟化時(shí)間與混凝效果之間是一種反比關(guān)系，時(shí)間越長(zhǎng)，混凝效果越差，堿化度與混凝效果也是反比關(guān)系，堿化度越大，那么混凝效果也會(huì)越差。

3.3 聚合硫酸鐵投加量、pH值與混凝效果之間的關(guān)系

聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝度需要控制在相應(yīng)的pH值

范圍，聚合硫酸鐵投加量與最優(yōu)pH值范圍是一種正比關(guān)系，投加量越大，那么最優(yōu)pH范圍就會(huì)相應(yīng)的增加，導(dǎo)致該種問題出現(xiàn)的根本原因是由于粉絲廢水中蛋白質(zhì)含量較高，那么COD含量也會(huì)增加，蛋白質(zhì)是有兩種不同的特征的，在不同pH值環(huán)境下，就會(huì)表現(xiàn)出不同的電性。聚合硫酸鐵是鐵鹽水解中間產(chǎn)物，這種產(chǎn)物實(shí)際上是羧基聯(lián)橋或者多核羧基配合物無機(jī)高分子混合物，其中有很多無機(jī)高分子化合物。

此外，實(shí)驗(yàn)還顯示，聚合硫酸鐵投加量增加，那么COD參與量就會(huì)減少，混凝現(xiàn)象顯示，如果投加量增加，那么絮體沉降速度也越來越快，在其質(zhì)量濃度超過168mg/L，COD減少情況不明顯，清液濁度會(huì)逐漸上升。

4 結(jié)語

4.1 鐵水解速度很快，在5min左右能夠完成反應(yīng)，反應(yīng)生成的Fe（a）濃度也開始趨于穩(wěn)定，在熟化時(shí)間的增加之下，高聚態(tài)鐵與中聚態(tài)鐵會(huì)發(fā)生變化，高聚態(tài)鐵數(shù)量越來越多，在熟化溫度的增加下，轉(zhuǎn)換速度也會(huì)越快，穩(wěn)定性會(huì)變差。

4.2 在堿化度的增加之下，高聚態(tài)鐵含量會(huì)逐漸的增加，這也會(huì)影響混凝效果，基于這一因素，在制備聚合硫酸鐵時(shí)，不能夠過度追求高相對(duì)分子質(zhì)量與高堿化度。

4.3 在熟化時(shí)間的增加之下，高聚態(tài)鐵的數(shù)量開始增加，這會(huì)在一定程度上影響混凝效果，考慮到成本問題，在使用聚合硫酸鐵時(shí)，最好采用現(xiàn)場(chǎng)制備法。

綜上所述，應(yīng)用聚合硫酸鐵來處理粉絲廢水的效果理想，COD去除率高，該種措施是值得進(jìn)行廣泛性推廣和使用的。

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