粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯用的水體氟污染修復技術研究

文_張智敏 山西清云淼環保科技有限公司

1 試驗方法

1.1 粉煤灰漂珠制備

利用存在氟污染的水體進行粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯用的水體氟污染修復試驗。試驗水體來自某運河中，該河水存在著嚴重的氟污染現象。對試驗水體的氟含量進行測定。共采集20L試驗水體。

利用粉煤灰漂珠去除氟污染水體中小分子量的氟污染物，先要制備粉煤灰漂珠。試驗中使用的粉煤灰來自某熱電廠，通過電除塵技術對試驗粉煤灰進行收集，然后通過倉泵式除灰系統進行排灰。在收集的粉煤灰中對粉煤灰漂珠進行分選，具體分選方法為使用浮選法。將水當作介質，根據水中物體的浮沉原理，在粉煤灰中將比重比1小的空心玻璃微珠分離出來。對分離出來的粉煤灰漂珠進行活化處理，具體步驟如下：

①將分離出來的粉煤灰漂珠放入瓷坩堝內，并在馬福爐內進行2h的煅燒，冷卻后將其放入燒杯，利用去離子水進行2～3次的水洗處理。

②在其中加入濃度為40%的ZnC12與一定濃度的H2SO4活化劑，充分混合加入的溶液與漂珠，進行1h的水浴加熱，活化時保持1:3的固液比。

③對粉煤灰漂珠進行水洗，直到溶液的pH值達到2～3。④在烘箱中烘干溶液，即可獲得活性粉煤灰漂珠。

1.2 活性粉煤灰漂珠水體氟污染修復試驗方法

利用活性粉煤灰漂珠對氟污染水體進行氟污染修復，具體步驟如下：將活性粉煤灰漂珠放入定量的氟污染水體中，對其進行20min的振蕩處理使其充分發生作用，然后將其靜置10min。對其進行過濾后量取處理后的水體15mL，對其進行氟含量測定。

1.3 混凝沉淀水體氟污染修復試驗方法

1.3.1 試驗裝置

利用混凝沉淀方法去除氟污染水體中大分子量的氟污染物。試驗中使用的混凝沉淀裝置能夠達到2m3/h的處理量，裝置將沉淀池和混凝池合于一體進行構建。其中反應器采用的是機械絮凝池，其有效反應時間是15min，共設置4格。每格機械絮凝池的尺寸為25cm×25cm×30cm，設計流量是2L/min，有效容積是15L。其中第1格是混合池，剩余3格是絮凝池。絮凝池的停留時間是22.5min。在每格機械絮凝池后對取樣口進行設置，利用其進行取樣。沉淀池采用的是斜板沉淀池，其尺寸數據為45cm×60cm×35cm，可以達到81L的有效容積，設計的停留時間是四40min。其中斜板區的高度是10cm，斜板傾角設計為60°。在斜板沉淀池的后方設置三排取樣口，分別與沉淀池的出水區、斜板區、沉淀區相對應。

試驗中使用的設備儀器具體如表1所示。

表1 試驗中使用的設備儀器

對混凝沉淀中使用的藥劑進行配置。分別使用聚合氯化鋁、氯化鐵化學試劑對5%質量百分比的溶液進行配置，并利用這些溶液，使用燒杯與量筒對不同濃度的混凝劑進行配置，配置的混凝劑濃度分別為10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L。將經過粉煤灰漂珠氟污染修復處理后的氟污染水體倒入混凝沉淀裝置中，然后分別將以上濃度的混凝劑投入混凝沉淀裝置中，利用電動定時精密攪拌器使混凝劑均勻融入氟污染水體中，靜置兩小時，并對水體進行氟離子含量測定。

使用的氟離子含量測定方法為一次加入法，具體測定步驟如下：

①對水樣電位值進行測定。通過無分度吸管吸取一定容量的水樣，并將其置于燒杯中，在其中加入強度調節總離子緩沖溶液，加水進行稀釋使總溶液量達到標線，將溶液搖勻后注入聚乙烯杯中，等待電位穩定之后在其中放入塑料攪拌子并插入電極，對溶液進行連續攪拌，在攪拌時對水樣電位值進行讀取。

②在水樣中加入氟化物標準溶液，繼續進行攪拌，并對平衡電位值進行讀取。其中水樣電位值與平衡電位值的差值需要控制在30～40V的范圍內。

③對水樣的氟離子濃度進行計算，具體計算公式如下：

式中 —水樣的氟離子濃度；—氟化物標準溶液的實際濃度； —水樣的體積； —強度調節總離子緩沖溶液的體積；—實測的電極斜率。

2 水體氟污染修復試驗結果分析

2.1 粉煤灰漂珠氟污染修復試驗結果

利用不同質量的粉煤灰漂珠對氟污染水體進行氟污染修復的試驗結果具體如表2所示。

表2 粉煤灰漂珠氟污染修復的試驗結果

根據表2的粉煤灰漂珠氟污染修復試驗結果可知，在粉煤灰漂珠質量為2300g時，可以獲取最好的水體氟污染修復效果。而在粉煤灰漂珠質量繼續增加時，氟污染修復效果未出現大幅上漲。

2.2 混凝沉淀氟污染修復試驗結果

利用粉煤灰漂珠進行氟污染修復后，利用混凝沉淀方法進行了氟污染修復，其中聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗結果如表3所示。

表3 聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗結果

根據聚合氯化鋁溶液配置的混凝劑的具體試驗結果可知，在混凝劑濃度為50mg/L時即可達到很好的氟污染修復效果。

氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗結果如表4所示。

表4 氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗結果

根據氯化鐵溶液配置的混凝劑的具體試驗結果可知，在混凝劑濃度為40mg/L時即可達到很好的氟污染修復效果。比較兩種溶液配置的混凝劑的試驗結果可知，氯化鐵溶液配置的混凝劑的氟污染修復效果更好。

綜合以上試驗結果，在粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯用的水體氟污染修復中，在最佳粉煤灰漂珠質量為2300g，最佳混凝劑配置溶液為氯化鐵，最佳混凝劑濃度為40mg/L時，可以達到最佳的氟污染修復效果。

3 結語

通過對粉煤灰漂珠與混凝沉淀聯用的水體氟污染修復技術進行研究，獲取了粉煤灰漂珠的最佳放置質量、最佳混凝劑配置溶液以及最佳混凝劑配置濃度，對嚴重氟污染水體的治理很有意義。