聚合硫酸鐵在污水除磷中的使用及效益分析

王曉勇，王立勇，劉立華

（秦皇島松巖環(huán)保科技開發(fā)有限公司，河北 秦皇島 066000）

深入了解聚合硫酸鐵在污水除磷中的具體表現(xiàn)，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 實驗

1.1 實驗原料

選擇化學(xué)純的硫酸亞鐵、硫酸、氯酸鉀、硫酸鋁、硫酸鐵鋁、聚鐵，分子量為1 000萬的陰離子PAM、分析純的KF試劑以及10%生石灰溶液[1]。

1.2 儀器

實驗采用的儀器包括六聯(lián)混凝實驗攪拌器、可控加熱攪拌反應(yīng)器、分光光度計、循環(huán)水式多用真空泵、分析天平、電導(dǎo)率儀，分別為ZR4-6型、ZR-KF1型、752型、SHZ-D（Ⅲ）型、TE214S型、dds-11a型，同時還采用了回流冷凝裝置。

1.3 實驗方法

本文將硫酸亞鐵、硫酸和水混合攪拌，氯酸鉀于40~50℃下加入，通過攪拌反應(yīng)即可得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品，實驗主要圍繞原料配方影響展開。水處理混凝實驗圍繞糧食深加工類廢水開展，基于六聯(lián)攪拌器開展混凝除磷實驗，在燒杯中置入500 mL原水，以250 r/min的速度對加入混凝劑的原水進行2 min的快速攪拌，以此得到迅速混合均勻的混凝劑，隨后進行5 min的中速攪拌，速度控制為100 r/min，水體中膠體污染物可在攪拌及混凝劑作用下絮凝，在30 min沉淀后，總磷含量和COD通過取樣口取上清液測定[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料配方影響

結(jié)合實驗可以確定，聚合硫酸鐵總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)會受到多方面因素影響，具體影響從小至大排序分別為硫酸、水、氯酸鉀，考慮到鹽基度直接影響聚合硫酸鐵的污水除磷性能，結(jié)合本公司的聚合硫酸鐵制備經(jīng)驗，可確定最佳的原料用量，以20 g硫酸亞鐵為例，需采用17 g氯酸鉀、80 mL水、18 mL硫酸。

2.2 與市售混凝劑處理效果進行對比

為證明本文制備聚合硫酸鐵與市售混凝劑的除磷性能差異，本文針對性開展了對比實驗，在1#、2#、3#、4#、5#、6#燒杯中分別置入各500 mL的糧食深加工類廢水。向1#燒杯中加入硫酸鋁，擁有15.93%的氧化鋁含量，由700 g硫酸鋁蒸發(fā)得到；向2#燒杯中加入硫酸鐵鋁，由70 g聚鐵和630 g硫酸鋁制備，氧化鋁含量、鐵含量分別為13.20%、2.11%；向3#燒杯中加入硫酸鐵鋁，由140 g聚鐵和560 g硫酸鋁制備，氧化鋁含量、鐵含量分別為11.10%、3.98%；向4#燒杯中加入硫酸鐵鋁，由210 g聚鐵和490 g硫酸鋁制備，氧化鋁含量、鐵含量分別為9.30%、5.73%；向5#燒杯中加入硫酸鐵鋁，由280 g聚鐵和420 g硫酸鋁制備，氧化鋁含量、鐵含量分別為7.35%、7.54%；向6#燒杯中加入本文制備的聚合硫酸鐵，全鐵含量為11.2%。

實驗需取硫酸鋁、硫酸鐵鋁、聚合硫酸鐵配置10%溶液，在300 mL水中溶解準(zhǔn)確稱取的陰離子PAM共0.3 g，完成PAM溶液配制。具體實驗時需將以上六種不同配置的藥劑溶液按照0.4 mL用量分別加入6個燒杯中，基于六聯(lián)攪拌器以250 r/min的速度對原水進行2 min的快速攪拌，隨后加入PAM溶液共1 mL助凝，隨后進行5 min的中速攪拌，速度控制為100 r/min，在30 min沉淀后，總磷含量和COD通過取樣口取上清液測定，去除率可隨之進行計算，表1為具體實驗數(shù)據(jù)。

表1 不同藥劑混凝對比實驗

本文制備的聚合硫酸鐵的總磷去除率最好，聚合硫酸鐵在污水除磷中的使用效益得到證明。實驗需要在1 000 mL原水中分別加入聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵2種除磷劑，用量分別為1.2 mL、1 mL，pH值基于10%生石灰溶液控制在7～8區(qū)間，助凝采用0.000 05%陰離子聚丙烯酰胺，以此對2種混凝劑的污水除磷效果進行對比，實驗采用的原水總磷、COD、pH值、色度分別為41.02 mg/L、49.52 mg/L、8.03、65.5，可得到表2所示的實驗對比結(jié)果。

表2 實驗對比結(jié)果

同等投加量聚合氯化鐵的除磷效果稍好，1 t污水需要使用1.45 kg的聚合氯化鐵，使用聚合硫酸鐵的用量則為1.74 kg，二者的除磷效果基本相同，均能夠滿足總磷小于等于0.5 mg/L實驗?zāi)繕?biāo)。目前，聚合氯化鐵市場上生產(chǎn)廠家良莠不齊，生產(chǎn)工藝多為酸洗液加廢鐵屑經(jīng)過簡單的聚合反應(yīng)制得，雜質(zhì)及重金屬含量較高，本實驗所選用的聚合氯化鐵為氯化亞鐵經(jīng)過氧化聚合反應(yīng)制得，成本較高的每噸市場價格為800～1 400元，另外聚合氯化鐵屬于國家規(guī)定的危險品，在生產(chǎn)、加工、運輸、儲存及使用上均有嚴(yán)格的要求，而聚合硫酸鐵不屬于危化品，各環(huán)節(jié)不存在隱患，且聚合硫酸鐵采用氧氣氧化法成本較為低廉。

3 結(jié)論

綜上所述，聚合硫酸鐵在污水除磷中的表現(xiàn)較為突出。為更好地應(yīng)用聚合硫酸鐵，基于工業(yè)廢料的聚合硫酸鐵制備探索必須得到重視，由此即可進一步降低聚合硫酸鐵生產(chǎn)成本，同時有效提升其環(huán)保性能。