硫酸亞鐵去除涂裝廢水總磷試驗(yàn)效果
涂裝是汽車生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，會(huì)產(chǎn)生大量涂裝廢水，其中在預(yù)處理的表調(diào)工藝和磷化工藝中會(huì)產(chǎn)生大量含有磷、磷酸鹽以及鎳等離子的廢水，具有高污染和劇毒性，如果未經(jīng)處理直接排放到自然環(huán)境中，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成難以估量的嚴(yán)重污染。目前工業(yè)磷化廢水的處理方法主要有：生物法、吸附法、電解法、絮凝沉淀法等，其中以絮凝沉淀法應(yīng)用最為廣泛。受市場(chǎng)價(jià)格因素影響，在磷化廢水工藝處理中原使用的PAC(聚合氯化鋁)價(jià)格一路走高，擬采用硫酸亞鐵代替PAC做為絮凝劑處理磷化廢水。
在工業(yè)污水處理中，硫酸亞鐵作為絮凝劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：沉降速度較快、沉降顆粒大、沉淀物密集、密度較大、除色效果比較好(在處理有色廢水時(shí)有非常好的表現(xiàn)),是一種無(wú)毒物質(zhì)并且對(duì)生物生長(zhǎng)是有益的，不會(huì)改變?cè)刑幚砉に嚕且环N便宜、好用、有效的絮凝劑。
實(shí)驗(yàn)方案
單因素實(shí)驗(yàn)：考察硫酸亞鐵投加量(100、200、300、400、500、600 mg/L)、pH(3、5、7、9、11、13)、攪拌時(shí)間(5、10、15、20、30 min)、攪拌轉(zhuǎn)速(50、100、150、200、250、300 r/min)、沉降時(shí)間(5、10、15、20、25、30、40 min)對(duì)總磷去除率的影響。
硫酸亞鐵投加量對(duì)總磷去除率的影響
由上圖可知，當(dāng)投加量從100 mg/L增加到300 mg/L時(shí)，硫酸亞鐵混凝劑投加量與總磷去除率呈現(xiàn)正相關(guān)，增加到300 mg/L時(shí)，總磷去除率可達(dá)49.76%。然而，隨著投加量繼續(xù)增加，總磷去除率增加不明顯，甚至略有降低且污泥沉淀量明顯增多。分析原因，硫酸亞鐵作為絮凝劑主要是通過(guò)離子交換形成絮狀沉淀達(dá)到除磷效果,當(dāng)硫酸亞鐵投加量達(dá)到一定濃度后，反應(yīng)已基本達(dá)到平衡，綜合考慮硫酸亞鐵的最佳投加量為300 mg/L。
pH對(duì)總磷去除率的影響
由上圖可知，廢水pH在3-9范圍內(nèi)，總磷去除率隨廢水pH的升高不斷增加，pH值為9時(shí)，總磷去除率達(dá)到最高63.94%,之后隨著pH值繼續(xù)升高，總磷去除率逐漸降低。分析原因可能是隨著溶液pH的不斷增大，溶液中的OH-濃度在不斷增加，而OH-的增多將會(huì)影響溶液中Fe3+和Fe2+,使它們直接生成紅褐色和白色的沉淀，從而降低絮凝效果。因此，建議反應(yīng)選取的最佳pH為9。
攪拌時(shí)間對(duì)總磷去除率的影響
攪拌時(shí)間對(duì)總磷去除率的影響。攪拌時(shí)間從0增加到15 min時(shí)，總磷去除率不斷增加，15 min后基本不再變化。攪拌的主要目的是加速硫酸亞鐵的均勻混合，結(jié)合實(shí)際，攪拌時(shí)間選用15 min最適宜。
沉降時(shí)間對(duì)總磷去除率的影響
由上圖可知，在前30 min內(nèi)，總磷去除率隨著沉降時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但當(dāng)沉降時(shí)間大于30 min后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明在30 min時(shí)，沉淀絮體已經(jīng)基本沉淀完成。溶液沉降的目的是使懸浮的污染顆粒物沉降到溶液底部。因此當(dāng)溶液中懸浮物沉降完全的時(shí)候，繼續(xù)靜置將不會(huì)再有明顯效果。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，沉降的最佳時(shí)間為30 min。
得出結(jié)論：采用硫酸亞鐵作為絮凝劑處理磷化廢水，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行工藝條件優(yōu)化，經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算和修正，得到絮凝工藝的最佳條件是：硫酸亞鐵投加量310 mg/L、沉降時(shí)間30 min、pH值為9、攪拌時(shí)間15 min, 該工藝條件下，總磷的去除率可以達(dá)到87.68%;各因素對(duì)總磷去除率影響的大小依次是：硫酸亞鐵投加量(A)>攪拌時(shí)間(D)>pH(C)>沉降時(shí)間(B),證明用硫酸亞鐵替代PAC作為絮凝劑處理磷化廢水是切實(shí)可行的。
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