物化法處理脫硫廢水實驗研究

毛 杰

安徽淮北濉溪新源熱電有限公司，安徽 淮北 235000

為有效響應國家節能減排的號召，燃煤電廠必須對脫硫廢水進行有效處理，使其符合環境效益、經濟效益及社會效益[1-3]。本文通過深入研究脫硫廢水處理技術，并基于實驗數據分析工藝參量，以期為物化法預處理脫硫廢水工藝流程提供可靠的參數支持，實現脫硫廢水“零排放”。

1 硫化物沉淀反應實驗

1.1 正交實驗因素及水平的確定

在硫化物沉淀反應過程中，影響化學反應過程的主要因素包括：酸堿度、溫度、溶液的攪拌速率及時間等[4]。為方便研究，本實驗以去除鉛離子為例進行分析。

以 類型的正交實驗來進行工藝參數的采集，進而尋求最佳的工藝參量，具體硫化物反應實驗的參量和影響因素見表1。

1.2 實驗結果與分析

基于表1列出的硫化物反應實驗的參量和影響因素進行硫化物沉淀反應實驗。用量具稱量200 mL反應后的水溶液置于300 mL的容器中，并將其固定在精密的電動攪拌器上，待其充分反應后，加入一定量的混凝劑，在慢速攪拌10 min，擱置30 min后，取上清液測 Pb2+離子的含量。

實驗結果表明，硫化鈉可顯著地去除廢水中的Pb2+離子；添加量因素影響較大，其次是攪拌速度，攪拌時間影響最小。最佳的工藝參數匹配為：硫化鈉的加入量為20 mg/L，攪拌速度為200 r/min，攪拌時間為30 min。

此外，當硫化鈉的加入量較少時，廢水溶液中的金屬離子很難發生化學反應，形成沉淀物；當硫化鈉的加入量較多時，廢水溶液會摻雜過多的污染物。當攪拌速度較慢且攪拌時間較短時，化學反應會不充分，未達到去除污染物的目的；如果攪拌速度較快且時間較長，又會造成運行成本過大、效果不佳。

1.3 單因素實驗

正交實驗結果表明，硫化鈉的加入量對于去除污水中重金屬離子具有顯著的影響作用。單因素實驗基于正交實驗結果，進一步探討硫化鈉的加入量單因素對于去除污水中重金屬離子的影響參量。

用量具稱量200mL反應后的水溶液，置于300mL的容器中，并將其固定在精密的電動攪拌器上，待其充分反應后，加入一定量的混凝劑，慢速攪拌10 min，擱置30 min后，取上清液測 Pb2+離子的含量。

結果表明，隨著硫化鈉的加入量增多，污水中重金屬鉛離子含量顯著降低，但當硫化鈉的加入量達到21 mg/L，鉛離子的去除率達到最高，當硫化鈉的加入量大于21 mg/L時，Pb2+離子的去除率維持恒定值不變。

2 混凝實驗

2.1 聚合硫酸鋁鐵的制備

采用堿中和共聚法，以Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3為基本原材料進行混凝劑的制備[5]。制備步驟：按照n（Al3+）∶m（Fe3+）=2∶3稱量一定量的原材料。將其混合溶液置于100 mL的水溶液中，并將溶液pH調制3。將溶液置于300 mL的三口燒瓶中，并放置、攪拌。調整攪拌參數（65 ℃/ 6 h）。冷卻至室溫后倒出備用。制備 PAFS 的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 制備 PAFS 的工藝流程圖

2.2 混凝劑的選擇

混凝實驗是基于硫化物沉淀實驗進行的[6]。Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3的質量分數為10%，PAM的質量分數為0.1%，PAFS外購；以 類型的正交實驗來進行工藝參數的采集，通過水樣濁度選取優良的混凝劑和助凝劑。

用量具稱量200 mL反應后的水溶液，置于300 mL的容器中，將其固定在精密的電動攪拌器上，待其充分反應后，加入一定量的混凝劑，慢速攪拌10 min，擱置30 min后，取上清液測 Pb2+離子的含量；再加入一定量的混凝劑和助凝劑，按照同等的攪拌速度和時間進行充分的反應，反應結束后，選取一定的水樣進行濁度測試。

實驗結果表明，混凝劑和助凝劑可顯著去除水樣的濁度； PAFS因素影響較大、其次是PAM、Al2（SO4）3，最后是Fe2（SO4）3；最佳加藥量分別為2.5mL/L、2.0 mL/L；最優的混凝實驗條件為：攪拌速度為150r/min，攪拌時間為20 min，靜置時間為40 min；PAFS可產生較多的聚合離子，達到吸附水中顆粒的效果，且可借助架橋、網捕功能促使其發生沉淀；PAM水解后可使得主鏈加長，提高離子風吸附能力，有效地去除污染物。

3 結語

本實驗結果表明：在硫化物沉淀反應階段，硫化鈉可顯著地去除廢水中的Pb2+離子；加入量因素對實驗結果的影響最大、其次是攪拌速度，最后是攪拌時間；最佳的工藝參數匹配為硫化鈉加入量20 mg/L、攪拌速度200 r/min、攪拌時間30min。在混凝實驗階段，混凝劑和助凝劑可顯著去除水樣的濁度；PAFS因素對實驗結果的影響較大，其次是PAM、硫酸鋁，最后是硫酸鐵；最佳加藥量分別為2.5 mL/L、2.0 mL/L；最優混凝實驗條件為攪拌速度150 r/min、攪拌時間20min、靜置時間40 min，在這樣的條件下，PAFS可產生較多的聚合離子，達到吸附水中顆粒的效果，并且可借助架橋、網捕功能促使其發生沉淀。