聚合硅酸铝铁对焦化废水的絮凝效果研究

Posted 2023-01-13 絮凝

篇首语：一万年来谁著史，三千里外欲封侯。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了聚合硅酸铝铁对焦化废水的絮凝效果研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

王晓莉李正山何爱江(四川大学建筑与环境学院，成都，610065)
焦化废水产生于炼焦、制气过程，废水排放量大，水质成分复杂。其中无机化合物主要是大量的铵盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等。有机化合物除酚类外，还有单环及多环芳香族化合物，以及含氮、硫、氧的杂环化合物等。多环芳香烃不但难以生物降解，通常还是致癌物质，因此焦化废水的大量排放，不但对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类的健康。目前，焦化废水的处理已成为国内外的重要研究之一。
近几年来，研制和应用各种复合混凝剂已经成为热点，如聚合硅酸铝铁(PSAF)就是一种在聚合硅酸的基础上引入铝盐和铁盐而合成的新型无机高分子絮凝剂。由于聚合硅酸具有很高的分子量，对水体中的胶粒具有很强的吸附能力，铝铁复合兼具了铝盐絮体大、脱色性能好；铁盐沉降速度快、絮体密实、成本低的优点，同时克服了各自的缺点。因此，笔者采用这种高效絮凝剂来预处理焦化废水，讨论了其用量和使用的条件对絮凝效果的影响。
1实验部分
11絮凝实验方法
废水水样取自达州某钢铁厂的焦化废水，其主要水质指标：CODCr为3000—5000mg/L、悬浮物为400mg/L左右、pH值为75左右。采用烧杯实验装置在六联絮凝搅拌仪上进行，每个1000mL的烧杯放置500mL水样，加入一定量自制的絮凝剂后，先以120rpm的速度搅拌1min，再以60rpm的速度搅拌5min，静置沉淀30min后，取100mL上清液测悬浮物和CODCr。
12测试方法
悬浮物测定为重量法(GB1190189)，CODCr的测定方法为重铬酸钾法(GB1191489)。
13实验仪器
六联絮凝搅拌仪、恒温干燥箱、数字式pH计、回流装置、50mL酸式滴定管等。
2实验结果与讨论
21絮凝剂用量对絮凝效果的影响
絮凝剂的用量和溶液中的悬浮物有关，其最佳用量要根据实验测得，实验过程中为了考察复合絮凝剂的优势，在相同条件下加聚合硫酸铁(PFS)做对比。相同条件下，絮凝剂的投加量对絮凝效果的影响见图1。

一般来说，在絮凝过程中，高分子絮凝剂通过电中和、架桥、网捕等作用，与微粒吸附在一起。若药剂量过小，胶体离子表面没有足够的絮凝分子就不能形成絮体，但是药剂量过多，粒子表面活性降低，会发生再稳现象，絮凝效果反而变差。由图1可知，PSAF比PFS的去除效果好。PSAF药剂浓度在7mL时，CODCr去除率达到最佳，SS的去除率也较好。当药剂浓度大于8mL时，CODCr的去除率反而降低，但是悬浮物的去除效果还是很好。这就说明，PAFS的絮凝性能要优于传统的絮凝剂PFS。
22pH值对絮凝剂的影响
用盐酸和氢氧化钠调节原水的pH值后，再加入最佳用量的PSAF，搅拌、静置，然后测定CODCr。pH值对絮凝剂的影响见图2。

Cr由图2可知，pH对PSAF絮凝效果的影响很小，在酸性情况下受到的影响要小于碱性，且沉降速度没有受到影响。
23温度对絮凝效果的影响
水温是絮凝反应、絮体成长、沉降分离等重要控制因素。温度过高和过低对絮凝作用都不利。温度对絮凝效果的影响见图3。由图3可知，温度对絮凝效果的影响也不大，在低温情况下影响更小。一般而言，焦化废水的出水温度在35—40℃，受到季节的影响温度也不会升高，所以在秋冬季节也不会使出水水质受到很大的影响。
24搅拌速度对絮凝效果的影响
相同条件下，被处理水样的絮凝效果决定于颗粒碰撞的频率和有效性，搅拌速度过快和过慢，时间过长或过短都会影响絮凝效果。搅拌速度对絮凝效果的影响见图4。

实验中以高速搅拌是为了絮凝剂可快速与废水混合均匀增加吸附几率，低速搅拌则是为了增加絮凝剂与水样的充分接触，又不会使形成的絮体散开。由图4可知，高速搅拌以200rpm为最佳，低速搅拌以80rpm为最佳。
3结论
31PSAF在同一条件下，其应用效果优于单一的无机高分子絮凝剂PFS，且用量少，有最佳投药范围。pH值和温度的变化对于PAFS的絮凝效果影响不大。
32PSAF的最佳用量是7mL，最佳搅拌速度高速搅拌为200rpm、低速搅拌为80rpm。33PSAF可以相互促进铝盐和铁盐的絮凝性能，弥补了各自的缺陷。焦化废水经处理CODCr大幅度降低，SS达标，最大程度上减轻了后续生化处理的负荷。