聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝效果研究

楊軍航 李彩虹

（招遠市環境保護局 山東招遠 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

（招遠市環境保護局 山東招遠 265400）

聚合硫酸鐵屬于一種新型無機高分子混凝劑，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勢，在處理污水時對于部分重金屬離子、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

我國關于聚合硫酸鐵的研究最早開始于上世紀80年代，截止到目前為止，生產聚合硫酸鐵的單位已經達到數百家，聚合硫酸鐵屬于一種新型無機高分子混凝劑，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勢，在處理污水時對于部分重金屬離子、惡臭、色度與COD都有著良好的去除效果，在凈水時生成的物體強度大、沉降速度快，處理污水的pH值范圍廣，對設備的腐蝕性基本上可以忽略不計。

在1974年，日本鐵礦業株式會社獲取到了制備集合硫酸鐵的專利，該種技術的原料是硫酸與硫酸亞鐵，催化劑選擇亞硝酸鈉，經過17h的反應，可以生成棕色聚合硫酸鐵溶液。但是，該種技術也有一些缺陷，反應時間長，廢氣需要采用設備來處理，這會對生產造成一些不利，在這一基礎上，我國很多機構針對這一技術進行了改造，經過了多年的努力，我國聚合硫酸鐵的生產取得了巨大的成就。截止到目前為止，我國聚合硫酸鐵年產量已經超過了10×104t，廣泛的應用在了黃河、長江、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，讓處在分散狀態的有機物凝聚，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，聚合硫酸鐵價格低廉，具有高效性的優勢，已經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，在反應過程中也會受到使用量、溫度以及pH值的影響，因此，必須要進行優化性選擇。

粉絲廠廢水主要包括兩種類型，即高濃度有機廢水與洗滌廢水，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，其中蛋白質與COD含量很高，在經過處理后，需要將粗蛋白回收出來，對上層清液進行處理。在水質指標上，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 試驗措施

2.1 試驗儀器與試驗試劑

試驗儀器有pHS-S21酸度計、JJ-3型六聯定時變速攪拌機、TL-1型COD測定儀、7200可見分光光度計、Ferron試劑、其他常規儀器與常用試劑。

2.2 實驗方式

2.2.1 聚合硫酸鐵制備方式

配備好相應濃度的硫酸鐵溶液，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，將水解聚合反應溫度控制在60℃，在50℃環境下熟化。聚合硫酸鐵采用液體狀，其堿化度是14%，含量質量是30%。

2.2.2 混凝試驗方式

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、反應溫度等，一般情況下，只考慮pH值與投加量，在反應時，需要將廢水調節到規定的pH值，取一定量廢水，在25℃環境在攪拌機上進行快速攪拌，加入適量的聚合硫酸鐵，先快速攪拌5min，再慢速攪拌10min，將反應物靜置2h，待其分層后，取上層清液，使用COD消解儀測定COD殘余量。

3 實驗結果分析

3.1 堿化度與混凝結果的關系

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，熟化時間共計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系

在堿化度的提升之下，Fe（a）含量呈現出減少的趨勢，而高聚態Fe（c）、聚態Fe（b）的含量則越來越高，COD去除率開始降低，結果顯示，堿化度介于0.1到0.2之間是，聚合硫酸鐵對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，混凝效果越來越差。此外，實驗數據還顯示，堿化度越高，反應物中高聚態鐵含量越高，在經過相應的混凝處理之后，COD量逐漸增加，對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于高濃度聚合硫酸鐵廢水清液。

3.2 熟化時間、水解形態與混凝效果的關系

在反應過程中，鐵的水解速度很快，在5min左右可以完成反應，此后，游離態Fe（a）濃度也開始穩定，在熟化時間的增加之下，同一堿化度聚合硫酸鐵中，高聚態鐵與中聚態鐵會發生轉換，高聚態鐵的數量越高越多，中聚態鐵含量開始降低，對于堿化度高聚態硫酸鐵在同樣的熟化時間之中，聚態鐵數量開始增加。熟化時間與混凝效果之間是一種反比關系，時間越長，混凝效果越差，堿化度與混凝效果也是反比關系，堿化度越大，那么混凝效果也會越差。

3.3 聚合硫酸鐵投加量、pH值與混凝效果之間的關系

聚合硫酸鐵在粉絲廢水中的混凝度需要控制在相應的pH值

范圍，聚合硫酸鐵投加量與最優pH值范圍是一種正比關系，投加量越大，那么最優pH范圍就會相應的增加，導致該種問題出現的根本原因是由于粉絲廢水中蛋白質含量較高，那么COD含量也會增加，蛋白質是有兩種不同的特征的，在不同pH值環境下，就會表現出不同的電性。聚合硫酸鐵是鐵鹽水解中間產物，這種產物實際上是羧基聯橋或者多核羧基配合物無機高分子混合物，其中有很多無機高分子化合物。

此外，實驗還顯示，聚合硫酸鐵投加量增加，那么COD參與量就會減少，混凝現象顯示，如果投加量增加，那么絮體沉降速度也越來越快，在其質量濃度超過168mg/L，COD減少情況不明顯，清液濁度會逐漸上升。

4 結語

4.1 鐵水解速度很快，在5min左右能夠完成反應，反應生成的Fe（a）濃度也開始趨于穩定，在熟化時間的增加之下，高聚態鐵與中聚態鐵會發生變化，高聚態鐵數量越來越多，在熟化溫度的增加下，轉換速度也會越快，穩定性會變差。

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

4.3 在熟化時間的增加之下，高聚態鐵的數量開始增加，這會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，最好采用現場制備法。

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

[1]薛笑莉,李瑞豐,張瑞士.聚硅酸鋁鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵絮凝效果的比較[J].天津化工,2005,(04).

[2]王漢道,李崇林,沙育定,容艷筠.自制聚合硫酸鐵處理高色度印染廢水的實驗研究[J].廣東輕工職業技術學院學報,2004,(01).

[3]黃寶華,潘湛昌,余倩,張小琴,楊遲.聚合硫酸鐵制備及其凈水處理應用[J].城市環境與城市生態,2003,(06).

[4]李暉,朱剛,景小明,楊學軍.自制聚合硫酸鐵對不同廢水的凈化效果[J].化學研究與應用,2003,(03).