1、硫鐵礦燒渣一步法消費(fèi)固體復(fù)合混凝劑及應(yīng)用摘要：在一定的溫度和壓力下，用硫鐵礦燒渣為主要原料，經(jīng)過酸溶、水解聚合和膨化凝固，一步直接消費(fèi)出固體新型復(fù)合混凝劑，所得產(chǎn)品的鐵含量18，堿化度10。在廢水處理中的應(yīng)用說明，新型復(fù)合混凝劑具有良好的混凝效果。與聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵等混凝劑相比，該新型復(fù)合混凝劑具有優(yōu)良的性能價(jià)格比。關(guān)鍵詞：硫鐵礦燒渣新型復(fù)合混凝劑廢水處理1引言采用混凝劑對(duì)工業(yè)廢水和城市污水進(jìn)展混凝處理，是水處理中最常用的方法之一，也是消除污染、保護(hù)環(huán)境的重要手段。無機(jī)混凝劑的開展，經(jīng)歷了從明礬、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵和三氯化鐵等簡(jiǎn)單低分子無機(jī)鹽混凝劑，到聚合氯化鋁PA1、聚合硫酸鐵P

2、FS2等無機(jī)高分子混凝劑，以及20世紀(jì)90年代以來產(chǎn)生的具有更高分子量的聚硅酸鹽類混凝劑3的開展過程。在現(xiàn)市售無機(jī)混凝劑中，PA的產(chǎn)銷量最大，其次是PFS，聚硅酸鹽類混凝劑由于其穩(wěn)定性問題，僅在小范圍內(nèi)消費(fèi)使用。由于消費(fèi)原料和消費(fèi)工藝方面的原因，現(xiàn)有無機(jī)混凝劑的消費(fèi)本錢較高，這就使得水處理本錢也相應(yīng)偏高。因此，研究和開發(fā)工藝簡(jiǎn)單、本錢更為低廉的新型水處理混凝劑，一直是科研工作者的努力方向。采用硫鐵礦燒渣等工業(yè)固體廢棄物為原料消費(fèi)聚合鐵類混凝劑，就是一條降低混凝劑本錢的重要途徑，同時(shí)也是減少和消除固體廢物污染和進(jìn)展資源化處理的很好方法。文獻(xiàn)報(bào)道46，已有不少硫鐵礦燒渣消費(fèi)聚合鐵類混凝劑的研制，但

3、是消費(fèi)出本錢低廉、性能穩(wěn)定并具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的工業(yè)化固體產(chǎn)品的成功實(shí)例，仍未見報(bào)道，往往只是研制得液體聚合鐵樣品。原因在于硫鐵礦燒渣的酸溶反響時(shí)間長(zhǎng)、有效成分溶出率低、中間產(chǎn)品游離酸含量高，致使原料利用率低和本錢較高，且中間產(chǎn)品聚合困難，即使聚合了，所得聚合鐵樣品穩(wěn)定性很差，會(huì)在幾天內(nèi)出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀并最終失效。在以往工作的根底上7，筆者結(jié)合廣東擁有大量硫鐵礦燒渣的的實(shí)際情況，以燒渣為主要原材料、適量的粉煤灰等為輔料，進(jìn)展了一步法直接制備以鐵鋁為主的新型固體復(fù)合混凝劑(PIS)的研究，并進(jìn)展了工業(yè)化消費(fèi)和應(yīng)用，在本錢和使用性能方面，均到達(dá)了預(yù)期目的。與市售聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵混凝劑相比，新型固

4、體復(fù)合混凝劑具有優(yōu)良的性價(jià)比。2新型固體復(fù)合混凝劑的消費(fèi)2.1工藝流程硫鐵礦燒渣和粉煤灰等廢渣中的有效成分，主要是鐵、鋁、鎂、鈣的氧化物，此外還有一些硅酸鹽。在一定的溫度和壓力下，原料經(jīng)硫酸預(yù)處理、酸溶后得到鐵鋁鎂等的硫酸鹽混合物；然后在一定溫度下，硫酸鹽混合物在多功能助劑作用下進(jìn)展水解聚合、膨化、凝固，直接得到固體復(fù)合混凝劑PIS。消費(fèi)過程中，無需蒸發(fā)、濃縮，即可直接消費(fèi)固體復(fù)合型混凝劑PIS。工藝流程如圖1。圖1新型固體復(fù)合混凝劑消費(fèi)工藝流程2.2酸溶反響酸溶反響速度和鐵鋁的溶出率除了與反響時(shí)間、反響溫度和酸濃度有關(guān)外，還與助溶催化劑有關(guān)。添加助溶催化劑ZR-08是保證反響順利進(jìn)展和進(jìn)步溶

5、出率的關(guān)鍵因素。試驗(yàn)結(jié)果說明，當(dāng)溫度在100130、酸濃度為5080%和反響時(shí)間為35h的范圍內(nèi)，鐵鋁的溶出率較高；在一定壓力、溫度和時(shí)間條件下，必須優(yōu)先選擇適宜的酸濃度和添加適量的ZR-08，使反響不但有較高的溶出率，而且中間產(chǎn)品中的游離酸含量較少，以利于后續(xù)的聚合、膨化和凝固。酸溶反響后，鐵鋁等有效成分的溶出率到達(dá)96%，中間產(chǎn)品游離酸含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%。2.3水解聚合與膨化凝固水解聚合和膨化凝固過程是得到固體產(chǎn)品的關(guān)鍵步驟。酸溶后的中間產(chǎn)品含有一定量的游離酸，為得到性能良好和具有適宜堿化度的產(chǎn)品，必須進(jìn)展水解聚合，以利于后續(xù)的產(chǎn)品固化。在聚合過程中，添加的多功能助劑ZJ-18，不僅具有

6、增加產(chǎn)品堿化度的功能，同時(shí)也使產(chǎn)品在降溫放料后可以自動(dòng)進(jìn)展膨化凝固，并最終得到固體產(chǎn)品。整個(gè)過程無需蒸發(fā)濃縮，節(jié)能降耗。該工藝所得固體產(chǎn)品的堿化度，可在一定的范圍內(nèi)按使用要求調(diào)節(jié)，性能穩(wěn)定，貯運(yùn)方便，防止了液體產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性很差等缺點(diǎn)。產(chǎn)品性能指標(biāo)為：鐵鋁總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于18%、1%水溶液pH值23、堿化度大于10%、固體助凝吸附劑10%；外觀為土紅色固體粉狀物。3PIS在廢水處理的應(yīng)用PIS可以用于多種工業(yè)廢水的混凝處理，如造紙廢水、印染廢水、含油廢水、城市綜合污水、選礦廢水和化工廢水等，具有優(yōu)良的混凝性能和較高的Dr去除率。3.1PIS在造紙廢水處理中的應(yīng)用3.1.1PIS在造紙廢水處理

7、中的應(yīng)用情況為了考察PIS對(duì)造紙廢水的處理效果，選擇了不同類型和不同廠家的造紙廢水進(jìn)展處理，并與其他混凝劑的處理效果進(jìn)展了比照。分別以PIS和PA為混凝劑處理河南新密市某再生紙?jiān)旒垙U水試驗(yàn)結(jié)果如圖1，廢水原始Dr為1109g/L，當(dāng)混凝劑投加量為0.3g/L時(shí)，PA的效果稍好于PIS，廢水Dr分別降低到了422g/L和395g/L，此時(shí)從外觀看，處理后的水仍較渾濁；當(dāng)投加量到達(dá)0.5g/L時(shí)，處理后的水外觀澄清透亮，Dr分別為311g/L和376g/L。采用不同混凝劑處理其他造紙廠廢水的實(shí)際結(jié)果如表13。表1許昌某紙廠草漿造紙廢水的處理(處理前Dr4025gL-1)工程PIS投加量/gL-1P

8、A投加量/gL-1PFS投加量/gL-10.61.01.4處理后Dr/gL-1212513501200190814421380212022451210表2中牟某造紙廠廢水的處理(處理前Dr=1467gL-1).工程PIS投加量/gL-1PA投加量/gL-1PA投加量/gL-0.81.0處理后Dr/gL-1402350320515460Dr去除率/%72.676.178.264.968.6上清液外觀稍黃微黃清亮黃清亮微黃亮表3東莞某廢紙?jiān)旒垙U水的處理(處理前Dr=640gL-1)工程PIS投加量/gL-1PA投加量/gL-1PFS投加量/g

9、L-1100150200100150200100150200處理后Dr/gL-1415366300579482435405370304從處理結(jié)果可以看出，在處理造紙廢水時(shí)，PIS在去除廢水Dr方面與PFS根本相當(dāng)，與PA相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。另外，在產(chǎn)品本錢上，PIS僅是PA的1/32/3。對(duì)于造紙廢水處理，無論是木漿造紙廢水還是非木漿紙?jiān)旒垙U水處理，要到達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，一般均需要經(jīng)過混凝和生化二級(jí)處理。目前，混凝處理一般采用PA為混凝劑。以PA為混凝劑，雖然混凝氣浮效果較好，但有兩大缺點(diǎn)：一是Dr去除率較低；二是用PA處理后的造紙廢水中有一定濃度的殘留鋁，水中的殘留鋁會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，這對(duì)后

10、續(xù)的好氧生物處理非常不利，這是目前一些生物處理過程中效果不佳的主要原因之一。當(dāng)采用以鐵鹽為主的混凝劑進(jìn)展處理時(shí)，不僅Dr去除率較高，而且不會(huì)對(duì)生物處理產(chǎn)生不利影響，易于達(dá)標(biāo)排放。3.1.2PH值對(duì)處理造紙廢水Dr去除率的影響為考察pH值對(duì)PIS處理造紙廢水的影響，處理前采用稀酸和堿調(diào)節(jié)廢水的pH值。pH值對(duì)Dr去除率的影響見圖2。由圖2可知，在試驗(yàn)范圍即pH=4.08.7的范圍內(nèi)，PIS在pH=4.58.7之間，Dr均有60%以上的去除率，即在此范圍內(nèi)PIS可以發(fā)揮較好的處理效果。盡管在pH=56時(shí)，Dr的去除率最高，但是考慮到廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)pH=69，在實(shí)際的廢水處理中，不宜將pH掉到6以下

11、；由圖2可以看出，當(dāng)pH在小于5.5后進(jìn)一步降低時(shí)，Dr去除率將隨pH的減小而降低。盡管低pH值有利于廢水中少量木質(zhì)素的析出，但鐵鹽混凝劑的混凝性能受到影響，以致于處理后的上清液顏色加重，去除率降低。3.1.3堿化度對(duì)造紙廢水Dr去除率的影響堿化度對(duì)造紙廢水Dr去除的影響結(jié)果見圖3。圖3給出了某廠再生紙?jiān)旒垙U水的Dr為831gL-1時(shí)，改變PIS的堿化度和投加量時(shí)，對(duì)廢水的Dr去除才能的影響。當(dāng)原水當(dāng)PIS投加量一樣時(shí)，低堿化度的PIS對(duì)造紙廢水中的Dr去除才能較強(qiáng)；當(dāng)堿化度一樣時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)投加量范圍內(nèi)，去除Dr的才能隨藥劑投加量的增加而進(jìn)步。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于造紙中斷廢水的處理而言，假設(shè)處理對(duì)象

12、屬于酸性施膠廢水，由于原水偏酸性，在采用堿化度較低的聚鐵類混凝劑，且當(dāng)混凝劑用量較大時(shí)，容易使水的酸度進(jìn)一步降低，從而影響到混凝效果，必要時(shí)需要對(duì)廢水的pH值進(jìn)展調(diào)節(jié)。原造紙廢水的Dr。由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，與高堿基度的PIS相比，低堿基度的產(chǎn)品具有較高的去除率；當(dāng)堿基度一樣時(shí)，在本試驗(yàn)投加量范圍內(nèi)，去除率隨投加量的增大而增大。對(duì)于造紙廢水的處理而言，低堿化度PIS所具有的較高D去除率，與不同堿化度PIS的酸度大小有關(guān)。低堿化度的PIS在造紙廢水處理中，有利于廢水少量木質(zhì)素成分的去除。但是，應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)廢水D較高而需要投加較多如大于1g/L的混凝劑時(shí)，低堿化度的PIS會(huì)使水的pH明顯降低，從而影

13、響處理效果和處理后的水質(zhì)。因此，假設(shè)綜合考慮產(chǎn)品的堿化度在816較適宜。3.2PIS在含油廢水處理中的應(yīng)用在含油廢水處理中，如油田采油注水、煉油廢水、機(jī)械加工廢水等處理，與鋁鹽類混凝劑聚合氯化鋁、硫酸鋁等相比，PIS具有形成的絮凝體大、沉降快、混凝處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。這已在中原油田、南陽油田、大慶油田、洛陽石化、廣州石化等含油廢水處理試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。某煉油廠廢水含油量為102g/L，選用PIS和PA固體混凝劑Al2328%30%進(jìn)展混凝效果比照試驗(yàn)，混凝試驗(yàn)結(jié)果如表4。表4PIS和PA處理含油廢水試驗(yàn)結(jié)果工程PIS投加量/gL-1PA投加量/gL-1203040203040處理后油含量/gL-1

14、373225896835試驗(yàn)現(xiàn)象礬花較小礬花較大礬花大礬花很小礬花很小礬花很小4結(jié)論以硫鐵礦燒渣為主要原料，采用一步法消費(fèi)新型固體復(fù)合混凝劑PIS，整個(gè)過程無需蒸發(fā)濃縮，節(jié)能降耗，所得產(chǎn)品本錢低廉。在造紙廢水、含油廢水處理中的應(yīng)用說明，PIS具有優(yōu)良的絮凝、脫色及Dr去除率。與市售的其它混凝劑相比，PIS具有優(yōu)良的性能價(jià)格比。參考文獻(xiàn)1李潤(rùn)生.水處理新藥劑堿式氯化鋁.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1981.2ikaiY,TakEiI.IrnPlysulfateSlutinP.JP:49-53195,1974.3李明玉,陳偉紅,唐啟紅,尹華.無機(jī)高分子聚硅酸鹽類混凝劑的研究與應(yīng)用.中國(guó)給水排水,20

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