粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯(lián)用的水體氟污染修復(fù)技術(shù)研究

文_張智敏 山西清云淼環(huán)保科技有限公司

1 試驗(yàn)方法

1.1 粉煤灰漂珠制備

利用存在氟污染的水體進(jìn)行粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯(lián)用的水體氟污染修復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)水體來(lái)自某運(yùn)河中，該河水存在著嚴(yán)重的氟污染現(xiàn)象。對(duì)試驗(yàn)水體的氟含量進(jìn)行測(cè)定。共采集20L試驗(yàn)水體。

利用粉煤灰漂珠去除氟污染水體中小分子量的氟污染物，先要制備粉煤灰漂珠。試驗(yàn)中使用的粉煤灰來(lái)自某熱電廠(chǎng)，通過(guò)電除塵技術(shù)對(duì)試驗(yàn)粉煤灰進(jìn)行收集，然后通過(guò)倉(cāng)泵式除灰系統(tǒng)進(jìn)行排灰。在收集的粉煤灰中對(duì)粉煤灰漂珠進(jìn)行分選，具體分選方法為使用浮選法。將水當(dāng)作介質(zhì)，根據(jù)水中物體的浮沉原理，在粉煤灰中將比重比1小的空心玻璃微珠分離出來(lái)。對(duì)分離出來(lái)的粉煤灰漂珠進(jìn)行活化處理，具體步驟如下：

①將分離出來(lái)的粉煤灰漂珠放入瓷坩堝內(nèi)，并在馬福爐內(nèi)進(jìn)行2h的煅燒，冷卻后將其放入燒杯，利用去離子水進(jìn)行2～3次的水洗處理。

②在其中加入濃度為40%的ZnC12與一定濃度的H2SO4活化劑，充分混合加入的溶液與漂珠，進(jìn)行1h的水浴加熱，活化時(shí)保持1:3的固液比。

③對(duì)粉煤灰漂珠進(jìn)行水洗，直到溶液的pH值達(dá)到2～3。④在烘箱中烘干溶液，即可獲得活性粉煤灰漂珠。

1.2 活性粉煤灰漂珠水體氟污染修復(fù)試驗(yàn)方法

利用活性粉煤灰漂珠對(duì)氟污染水體進(jìn)行氟污染修復(fù)，具體步驟如下：將活性粉煤灰漂珠放入定量的氟污染水體中，對(duì)其進(jìn)行20min的振蕩處理使其充分發(fā)生作用，然后將其靜置10min。對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾后量取處理后的水體15mL，對(duì)其進(jìn)行氟含量測(cè)定。

1.3 混凝沉淀水體氟污染修復(fù)試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)裝置

利用混凝沉淀方法去除氟污染水體中大分子量的氟污染物。試驗(yàn)中使用的混凝沉淀裝置能夠達(dá)到2m3/h的處理量，裝置將沉淀池和混凝池合于一體進(jìn)行構(gòu)建。其中反應(yīng)器采用的是機(jī)械絮凝池，其有效反應(yīng)時(shí)間是15min，共設(shè)置4格。每格機(jī)械絮凝池的尺寸為25cm×25cm×30cm，設(shè)計(jì)流量是2L/min，有效容積是15L。其中第1格是混合池，剩余3格是絮凝池。絮凝池的停留時(shí)間是22.5min。在每格機(jī)械絮凝池后對(duì)取樣口進(jìn)行設(shè)置，利用其進(jìn)行取樣。沉淀池采用的是斜板沉淀池，其尺寸數(shù)據(jù)為45cm×60cm×35cm，可以達(dá)到81L的有效容積，設(shè)計(jì)的停留時(shí)間是四40min。其中斜板區(qū)的高度是10cm，斜板傾角設(shè)計(jì)為60°。在斜板沉淀池的后方設(shè)置三排取樣口，分別與沉淀池的出水區(qū)、斜板區(qū)、沉淀區(qū)相對(duì)應(yīng)。

試驗(yàn)中使用的設(shè)備儀器具體如表1所示。

表1 試驗(yàn)中使用的設(shè)備儀器

對(duì)混凝沉淀中使用的藥劑進(jìn)行配置。分別使用聚合氯化鋁、氯化鐵化學(xué)試劑對(duì)5%質(zhì)量百分比的溶液進(jìn)行配置，并利用這些溶液，使用燒杯與量筒對(duì)不同濃度的混凝劑進(jìn)行配置，配置的混凝劑濃度分別為10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L。將經(jīng)過(guò)粉煤灰漂珠氟污染修復(fù)處理后的氟污染水體倒入混凝沉淀裝置中，然后分別將以上濃度的混凝劑投入混凝沉淀裝置中，利用電動(dòng)定時(shí)精密攪拌器使混凝劑均勻融入氟污染水體中，靜置兩小時(shí)，并對(duì)水體進(jìn)行氟離子含量測(cè)定。

使用的氟離子含量測(cè)定方法為一次加入法，具體測(cè)定步驟如下：

①對(duì)水樣電位值進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)無(wú)分度吸管吸取一定容量的水樣，并將其置于燒杯中，在其中加入強(qiáng)度調(diào)節(jié)總離子緩沖溶液，加水進(jìn)行稀釋使總?cè)芤毫窟_(dá)到標(biāo)線(xiàn)，將溶液搖勻后注入聚乙烯杯中，等待電位穩(wěn)定之后在其中放入塑料攪拌子并插入電極，對(duì)溶液進(jìn)行連續(xù)攪拌，在攪拌時(shí)對(duì)水樣電位值進(jìn)行讀取。

②在水樣中加入氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液，繼續(xù)進(jìn)行攪拌，并對(duì)平衡電位值進(jìn)行讀取。其中水樣電位值與平衡電位值的差值需要控制在30～40V的范圍內(nèi)。

③對(duì)水樣的氟離子濃度進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

式中 —水樣的氟離子濃度；—氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度； —水樣的體積； —強(qiáng)度調(diào)節(jié)總離子緩沖溶液的體積；—實(shí)測(cè)的電極斜率。

2 水體氟污染修復(fù)試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 粉煤灰漂珠氟污染修復(fù)試驗(yàn)結(jié)果

利用不同質(zhì)量的粉煤灰漂珠對(duì)氟污染水體進(jìn)行氟污染修復(fù)的試驗(yàn)結(jié)果具體如表2所示。

表2 粉煤灰漂珠氟污染修復(fù)的試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2的粉煤灰漂珠氟污染修復(fù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在粉煤灰漂珠質(zhì)量為2300g時(shí)，可以獲取最好的水體氟污染修復(fù)效果。而在粉煤灰漂珠質(zhì)量繼續(xù)增加時(shí)，氟污染修復(fù)效果未出現(xiàn)大幅上漲。

2.2 混凝沉淀氟污染修復(fù)試驗(yàn)結(jié)果

利用粉煤灰漂珠進(jìn)行氟污染修復(fù)后，利用混凝沉淀方法進(jìn)行了氟污染修復(fù)，其中聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果可知，在混凝劑濃度為50mg/L時(shí)即可達(dá)到很好的氟污染修復(fù)效果。

氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗(yàn)結(jié)果可知，在混凝劑濃度為40mg/L時(shí)即可達(dá)到很好的氟污染修復(fù)效果。比較兩種溶液配置的混凝劑的試驗(yàn)結(jié)果可知，氯化鐵溶液配置的混凝劑的氟污染修復(fù)效果更好。

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，在粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯(lián)用的水體氟污染修復(fù)中，在最佳粉煤灰漂珠質(zhì)量為2300g，最佳混凝劑配置溶液為氯化鐵，最佳混凝劑濃度為40mg/L時(shí)，可以達(dá)到最佳的氟污染修復(fù)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯(lián)用的水體氟污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究，獲取了粉煤灰漂珠的最佳放置質(zhì)量、最佳混凝劑配置溶液以及最佳混凝劑配置濃度，對(duì)嚴(yán)重氟污染水體的治理很有意義。