廣西藤縣鈦白副產硫酸亞鐵綜合利用研究

李炎華 解慶林 游少鴻

(1.桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西桂林 541004;2.廣西藤縣環境保護監測站，廣西梧州 543300)

藤縣是我國鈦白粉生產大縣，是廣西鈦白企業最集中的地區，是全國第二大鈦白企業集中區，素有“中國鈦白之都”的美譽。2012年，藤縣鈦白粉年總產量達到9.5萬t，約占全國的5%，鈦白粉總產能占廣西的42.8%。目前，境內鈦白粉企業采用的均是國內普遍使用的比較成熟的硫酸法生產工藝。硫酸亞鐵是硫酸法生產工藝生產鈦白粉的主要副產品，每生產1 t鈦白粉，要產出硫酸亞鐵3 t左右［1-3］。大量的硫酸亞鐵往往不能及時外銷而堆放在堆場里，占用了大量空間，甚至一部分當作廢物而任其流失。因此，鈦白副產物硫酸亞鐵的綜合利用迫在眉睫。藤縣及周邊地區(蒼梧、岑溪等)是廣西松脂加工的主產區，本文遵循清潔生產和循環經濟的理念，用鈦白副產硫酸亞鐵混凝沉淀處理松脂加工產出的高濃度難降解有機廢水，就地取材，以廢治廢，操作費用低，無新的污染，能產生較好的經濟效益和環境效益。

1 實驗材料與方法

1)實驗儀器。PHS-3C型酸度計，TG328A型分析天平，WXJ-Ⅲ型微波消解儀，JJ-4六聯電動攪拌器。2)實驗試劑。濃硫酸(分析純);重鉻酸鉀(分析純);硫酸銀(分析純);六水合硫酸亞鐵銨(分析純)、石灰乳(由工業生石灰現用現配，質量分數控制在8%～10%);硫酸亞鐵取自廣西金茂鈦業有限公司;廢水取自藤縣裕龍林產化工有限公司廢水處理池進口，水質成分見表1。3)實驗方法。取松脂廢水200 mL于燒杯中，分別調節混凝處理的pH值、混凝劑的投加量和混凝沉降時間，混凝沉淀后取上清液進行分析，以CODCr和SS的去除率為指標，確定最佳條件。

表1 藤縣裕龍林產化工有限公司廢水水質成分

2 實驗結果及討論

2.1 混凝處理最佳pH值的確定

取松脂廢水200 mL，先用石灰乳調節pH值到指定值(7.5，8.5，9.5，10.5，11.5，12.5，13.5)，分別加入 150 mg 硫酸亞鐵，攪拌10 min(其中快速攪拌2 min，慢速攪拌8 min;快速攪拌強度為200 r/min、慢速攪拌強度為80 r/min)，攪拌后靜置沉淀20 min，取上清液分析，不同pH值條件下的結果見圖1。

由圖1可以看出，CODCr和SS去除率隨著pH值升高而逐漸升高，當到達11.5時，CODCr去除率達到最高，此時，CODCr和 SS的去除率分別達到了68.61%和60.68%。pH值再升高，CODCr的去除率并沒有繼續升高，反而是緩慢下降。產生這種現象的主要原因是pH值的變化對混凝劑的混凝效果、膠體顆粒表面的ξ電位等產生了很大影響［4］。在最佳pH值時，混凝反應的速度快，絮凝體的溶解度最小，混凝效果最好;當pH值過高時，絮凝體凝聚作用差，重新溶解而無法形成穩定的沉淀，所以最佳pH值為11.5。

圖1 不同pH值條件下混凝實驗結果

2.2 混凝劑最佳投加量的確定

取松脂廢水200 mL，用石灰乳調節pH值到最佳值，分別加入不同量的硫酸亞鐵 (10 mg，50 mg，100 mg，150 mg，200 mg，250 mg)，攪拌10 min(其中快速攪拌2 min，慢速攪拌8 min;快速攪拌強度為200 r/min、慢速攪拌強度為80 r/min)，攪拌后靜置沉淀20 min，取上清液分析，結果見圖2。由圖2可以看出，CODCr和SS去除率隨著投加量的增加而逐漸升高，當投加量為150 mg，即投加質量濃度為750 mg/L時，CODCr和SS的去除率達到最高，分別達到了70.40%和61.36%，然后隨著投加量的增加而逐漸下降。這是由于開始加入的混凝劑量不夠，不能充分吸附污水中的膠體粒子使之脫穩;投藥量增多時，會進一步促進混凝反應的發生，促使廢水中的膠體脫穩沉淀。當投藥量達到150 mg之后，CODCr和SS的去除率開始下降，這是因為投藥量過多達到飽和時便不再能夠加快反應的進行，反而會因為過多的混凝劑殘留在污水中而增大CODCr。此外過多的混凝劑也會導致膠體重新回到污水中，使CODCr和SS升高。因此，最佳混凝劑投加量為750 mg/L。

圖2 不同硫酸亞鐵投加量條件下混凝實驗結果

2.3 混凝處理最佳沉降時間的確定

取松脂廢水200 mL，用石灰乳調節pH到最佳值，分別加入最佳投加量的硫酸亞鐵，在相同的攪拌時間和攪拌強度條件下，沉降不同時間(10 min，20 min，30 min，40 min，50 min)后取上清液分析，結果見圖3。由圖3可以看出，CODCr和SS去除率開始隨著混凝沉淀時間的增加而逐漸升高，然后慢慢趨于平穩。當混凝沉淀時間為30 min時，CODCr和SS的濃度分別為585 mg/L和87 mg/L，去除率分別為79.46%和70.51%。此后，再增加混凝沉淀的時間，CODCr和SS的去除率也沒有明顯提高。根據實際實驗觀察，沉淀30 min時效果已經很好，上清液清澈透明，絮狀沉淀物結實，不易被重新漂浮起來，因而最佳沉淀時間為30 min。

圖3 不同沉降時間條件下混凝實驗結果

3 處理成本與效益分析

3.1 處理成本

鈦白企業產出大量的硫酸亞鐵往往不能及時外銷而堆放在堆場里，占用了大量空間，甚至一部分當作廢物而任其流失。有時候鈦白企業為了騰出堆場空間，需要的單位可以免費拉走廢棄的硫酸亞鐵。松脂企業可以加強與鈦白企業的溝通、聯系，充分利用堆場里被當作“廢物”部分的硫酸亞鐵，實現共贏局面。因此，用鈦白副產物硫酸亞鐵混凝沉淀處理縣內及周邊地區的松脂加工廢水，其處理材料硫酸亞鐵的成本是非常低的，幾乎可忽略不計。

3.2 效益分析

由上述實驗結果可知，混凝沉淀處理后廢水的CODCr和SS的濃度分別為585 mg/L和87 mg/L，去除率分別為79.46%和70.51%，大大降低了后續處理設施的負荷，處理后廢水的CODCr基本達到了排入城鎮污水管網的要求(500 mg/L)。

4 結語

1)用硫酸亞鐵混凝沉淀處理松脂加工廢水的最佳條件是:pH值為11.5，硫酸亞鐵的投加量為750 mg/L，沉淀時間為30 min。

2)處理后松脂加工廢水的 CODCr和 SS濃度分別降到了585 mg/L 和 87 mg/L，去除率分別為79.46%和70.51%，CODCr基本達到了排入城鎮污水管網的要求。

3)用硫酸亞鐵混凝沉淀處理松脂加工廢水操作費用低，可以實現以廢治廢，無新的污染，能產生較好的經濟效益和環境效益。

［1］唐振寧.鈦白粉的生產與環境治理［M］.北京:化學工業出版社，2000:231-251.

［2］劉海寧，關曉輝.鈦白生產副產硫酸亞鐵的綜合利用［J］.環境工程，2003，21(5):74-76.

［3］謝四才.鈦白粉廠硫酸亞鐵資源綜合利用實驗研究［J］.廣東化工，2012，39(2):128-129.

［4］郭沛涌，陳克誠，劉 英.化學混凝法處理制革廢水中鉻的研究［J］.工業水處理，2008，28(9):37-39.