石灰——聚合硫酸铁法处理含砷废水的试验研究

2000年 9月 第20卷第9期 工业水处理 Industrial W ater Trestment Sep．．2000 V01．20 No．9 ，， 石灰 聚合硫酸铁法处理含砷废水的试验研究 己， ， 新宇z ，’ 。乡 (1．天津大学化X-学院，天津 300072；2．天津化X-研究设计院，天津 3oo131) [摘要】采用石灰～聚合硫酸铁法对硫酸生产中含砷废水进行了处理．实验 了 pH值、 (Fe)im(As)(质量 比)、石灰加入量等条件对 As去除率的影响 结果表明，当 pH值为8．8～10．6．ra(Fe)lm(As)不小于 5时，处理后 的废水中As的质量浓度小于1 mg／L．符合国家排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。对谈工艺进行成本核算，结果表明该方法经济合理。 【关t调l互壅一塞鱼堕墼壁；鱼 查；g—if~—U f (' 、 [中围分类号】X781．3 [文献标识码]B 【文章编号]1005 829x(20oo)09—0027 03 A study 0n the treatment of As—containing wastewater by I ime—polyferric sulphate coagulating process Gu0 Cui—li ．ZHANG Feng，xian2，YANG Xin- (1．School of Chemical En neering and Technology， 口 in University，T 唧抽 3D0口72，Ch ina i 2． in Research and Design Institute of Chemical Industry，T缸 in 300131，China) Abstract：This paper is on an experimental study of As—containing wastewater treatment by lime-polflerrie sulphate coagulating process．The As—containing wastewater is from H2S0~production．The effects of pH、 m(Fe)／m(As)、lime quantity on the removal of As in the wastewater were tested．The experimental results shows that residual As concentration in wastewater is lower than l mg／L while pH 8．8～ 10．6 and m(Fe)／m(As)≥ 5，which meet the national discharged standard．Cost accounting of this process has been earried Out．This method is economical and reasonable Key words：lime—polyferrie sulphate；As —containing wastewater treatment； SO~production plant 在以硫铁矿为原料的硫酸生产过程中，炉气净 化水洗工序往往产生大量含砷废水，由于砷含量较 高，不能直接排放，必须经过处理，砷含量才能达到 排放标准(As 的质量浓度<1 mg／L)。 本试验采用石灰一聚合硫酸铁(PFS)法处理硫 酸生产过程中排出的废水，取得了良好的效果。 1 试验僳理[ ] 在含砷废水中加八石灰乳液、聚合硫酸铁及高 分子絮凝剂后，将发生中和、脱砷、吸附等反应．并发 生架桥、共沉淀效应。 1．1 中和反应 废水中的硫酸与石灰乳液发生如下反应： Ca(OH)2+H2SO4— SI +2 O 1．2 脱砷反应 中和反应过程中，由于 CaSO4的浓度积较大 (K =6 1×10 )，使 溶液 中存在 一定浓度 的 Ca 2 ，Ca 与砷酸盐和亚砷酸盐反应形成沉淀物。 3Ca(OH)2+2H3AsO3— 3(AsO3)2++6H2O 3Ca(OH)2+2H3AsO~一 ca|(As04)2++6H2O 如果单独使用石灰法除砷，效果较差．因为生成 的 Ca3(Aso3)2和 Ca3(A$O4)2仍有较大的溶解度， 易造成二次污染。采用石灰一聚合硫酸铁法除砷， 效 果 比 较 好。 因 为 聚 合 硫 酸 铁 [Fez(Oil) (SOD3一 】 的水溶液 中含有大量的 [Fe(H2o)6]”、[Fez(OH)3]”、[Fe3(OH)2]”等络 离子，易水解形成多核络合物，这些络台物能够强烈 吸附废水中的胶体微粒，通过吸附、架桥、交联等作 用促使胶体微粒相互碰撞，形成絮状混凝沉淀。与 此同时，废水 中的 Agh、H3AsO,与 PFS的最终 水解物 Fe(OH) 发生如下反应： H3Agh+Fe(OH)3一 FeA ++3H2O H3AsC +Fe(OH)3一 FeAso4 +3H2O 生成的 FeAsO3、FeAsO 沉淀被 PFS的水解产 物卷扫一起沉积下来，从而有效地除去砷。 1．3 高分子絮凝 荆的架桥作用 在上面反应过程中，投加微量高分子絮凝剂，共 沉效应将会加剧。因为高分子絮凝剂具有线性结 构，它可以在相距较远的各个固相颗粒r之问形成聚 一 27 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 试验研究 工业水处理 2000—09，20(9) 合物桥，即一端吸附某一固相颗粒后，另一端伸入水 中又吸附另一固相颗粒，颗粒通过高分子物质的架 桥作用，逐渐变大，最终形成大絮凝体。这样就大大 加速了混凝絮状物的形成和沉淀，强化了除砷的效 果 。 2 试验水质、药剂和方法 2．1 试验水质 试验用水为某厂硫酸生产过程中炉气水洗工序 废水，具有刺激性气味，外观呈黑色浑浊状，水质主 要成分见表 1。 表 1 试验用水水质 项目 l As F KS Fe pH 含量 I 21．71 13 1 393 26 19 2 42 洼：除pn补其他项目单位为r L。 2．2 药剂 石灰乳液：工业品，石灰加自来水消解而成，石 灰含量 125 g／L；聚合硫酸铁溶液：工业品，含量为 100 g／L；高分子絮凝剂。 2．3 试验方法 取 1 L废水于2 L烧杯中，边搅拌边加入石灰， 将废水调至一定的 pn值，加入一定量的PFS溶液， 搅拌 5 min，然后再加入高分子絮凝剂，1 rain后反 应结束。转移至 1 L量筒中，观察静止 15 min、30 min时界面沉降率，取上清液进行分析。 试验条件见表 2。 表 2 试验控制条件 中和时间 混麓时间 絮麓时间 温度 m(Fe)／ (As)静止时间 ／min ／min tmin tXZ (质量比) ／min 2 5 1 31 随机 30 3 试验结果及讨论 3．1 pH值与As击除率的关系 从图 1可以看出：当 pH值在 7～8．8范围时， As去除率增加 比较快；当 pH值在 8．8～10．6时， As去除率最高，稳定在 99％以上；当 oH值大于 10．6时，As去除率开始下降，到 pH值为 n 时下降 为 96％。因为 pH>10时，存在以下可逆反应，使一 部分 As返溶 |J。 AsO4 +Fe(OH) ~ FeAsO4+3OH— AsOs 一+Fe(OH)1~ FeAsO3+3OH一 国 1 pn值与 As击除丰的关系 3．2 m(Fe)lm(As)(质量比)与As击除丰的关糸 从图2看出：m(Fe)／m(As)比值对 As的去除 率是有影响的，m(Fe)／m(As)比值大小实际上反 映 PFS的加入量。在一定的 pn值下，m(Fe)／m (As)比值增大，As的去除率呈上升趋势。在 pH值 为 9，m(Fe)／m(As)>5时，As的去除率达 96％以 上，残余 As质量浓度在 1 mg／L以下。 国2 m(Fe)／m(As)对 As击除率的影响 3．3 石灰加入量与As击除丰的关糸 从图3可以看出：石灰乳的投加量增加，As的 去除率增大；当石灰乳的投加量大于2 mL／L时， 。 。 石灰 ^ 量，mlL L。I 国3 石灰加入量与As击除率的关系 As去除率达到极限值 100％。因此石灰乳不能无 限制地增加，如果加得太多，pH值也会提高，oH大 于10时，会引起 As的返溶，反而使As去除率下降； 再者石灰乳投加量太大，会使污泥量也增加。在 m(Fe)／m(As)=5时，石灰乳的投加量为 1．黯 { ∞ 帅 帅 曲 孽 { 维普资讯 http://www.cqvip.com 工业承处理 2OOO一09，20(9) 石灰一聚合硫酸铁法处理含砷废水的试验研究 mL／L时，残余 As为0．9 rog／L，符合国家捧放标 准。 3．4 混凝沉降 采用石灰一聚合硫酸铁加入微量高分子絮凝剂 处理制酸废水，处理后水质悬浮物 SS<30 mg／L，污 泥泛花大，沉降速度快，30 rain界面沉降率 90％左 右，说明聚合硫酸铁配以微量高分子絮凝剂，会产生 很好的混凝共沉效应。 4 经济分析 采用石灰一聚合硫酸铁加入微量高分子絮凝剂 处理制酸废水，达到 As<1 mg／L排放标准时，消耗 药剂指标见表 3。 表3 药剂消耗量及膏用指标 药剂 加入量／ -m一 单价／元-c一’ 费用／元-m。 C帕 1 88 l00 0．19 PFs l 00 l 000 1 O0 絮凝剂 0 002 20 000 0 04 合计 1 23 药剂费用为 1．23元，增加的费用很少。 5 结论 (1)使用石灰一聚合硫酸铁法处理硫酸生产中 含砷废水，处理效果显著，成本低；(2)pH值是决定 废水处理效果的重要条件，对本水源而言，最佳 pH 值应控制在 8．8～10．6之间；(3)m(Fe)lm(As)比 值是除砷的重要条件，当 m(Fe)／m(AS )比值大于5 时，控制适宜的 pH值，处理后的废水中残余 As质 量浓度可降至 1 mg／L以下；(4)石灰乳的加入量应 控制在 1．88mE／L至2．0mL／L之间，这样 As去除 率较高，残余 As的质量浓度小于 1 mg／ 【参考文献] 【1]林齐平 ．聚合硫酸铁的开发与应用【】j．工韭水处理．1994．14 (2'：9． [2]易德莲．等 用聚合硫酸铁处理硫酸生产中古砷废水的实验研 究[J]．硫酸工业，1996，(2)：42 [3]张荣蛊 ．处理硫酸生产古锸、砷废水的实验研究【J]．藏酸工业． 1997，(5)：18 [作者简升】郭翠梨(1964一 )，1988年毕业于天律大学化工枭．获 从表 3的数据可知，在达到排放标准时，石灰一 硕士学位 ．讲师．联系电话：022—27405482。 聚合硫酸铁加入微量高分子絮凝剂处理 1 m3废水 [牧穑日期]1999—12—10 (上接摹 26万) 絮凝剂 一 加药泵 一 流量计 一 混台装置 一 卧螺机 1 I I 糸槽泥 一 褥泥破碎帆 一 污泥提升泵 一 流量计 泥饼 澄淆水 囤 4 污泥脱水I艺流程 进入二沉池进行泥水分离，初沉池污泥与二沉池污 泥以 1：4的比例在曝气搅拌下充分混合，由污泥破 碎机将混入污泥中的杂物粉碎，再由污泥提升泵提 升污泥与聚丙烯酰胺溶液混合进入卧螺机。通过卧 螺机的离心沉降进行泥水分离，澄清水进入场内污 水系统回到曝气沉砂池重新处理，脱水后的泥饼装 车外运，试验结果见表3。 7 结论 (1)溶解聚丙烯酰胺时，可适当加热或提高搅拌 速度，以加速溶解，但水温不应高于5O℃，搅拌速度 不宜大于 600 r／minl(2)几种聚丙烯酰胺在溶解性 能、粘度性能及对化纤剩余污泥脱水效果方面存在 差距；(3)Ⅵ号絮凝剂为英国联 合胶体有限公 司 Zets~89，其溶解性能、粘度性能及对化纤污水处理 后的剩余污泥脱水效果好，已在污水厂卧螺机污泥 表3 污泥脱水上机中试结果 项目 I号聚丙持酰胺 Ⅵ号聚丙姆酰胺 剩余污泥处理量／t-h l2 l2 药荆质量分散／％ 0 2 0 2 药剂投加量／ms·L 1o0 90 剩采污泥古水串／％ 97 97 泥饼古水率／％ 87 85 污泥回收 辜／％ 89 92 脱水中得到应用。 [参考文献】 [1]纪水亮 高擎可持续发展的糠帜．促进水处理行业发展[J]．工 业 水处理，1998．18(1)：i～4 [2]岩井重工久 ．污水污掘处理[M]．吴自迈译 ．北京：中国建筑工 业 出版社．1980． [3]田中 水处理药刺手册[M]．章振夫译 北京：中国石化出版 社．1990． [4]刘易斯 国井水处理新技木[M】张亚熹．等 ．上海：上{卑科学 技术出版杜．1990． [作者简升]杨正富{1966一 )．1990年毕业于北京化奸工学院．工 程师。 [牧穑日期】1999—12—15 — 29 — 维普资讯 http://www.cqvip.com