聚合硫酸鐵使用電介質(zhì)電泳技術(shù)和滲透膜分離技術(shù)相結(jié)合的方法對污水回用處理,實現(xiàn)廢水處理技術(shù)創(chuàng)新和科技進(jìn)步,充分發(fā)揮設(shè)備的投資和運營效率,適合中國的國情,符合特征內(nèi)蒙古自治區(qū)的廢水處理新技術(shù)、聚合硫酸鐵新技術(shù)和新設(shè)備。若新技術(shù)被廣泛應(yīng)用,將提高礦山企業(yè)在該地區(qū)的工業(yè)廢水的處理和處置水平,聚合硫酸鐵進(jìn)一步保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境,在該地區(qū)促進(jìn)我們的經(jīng)濟、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
工業(yè)廢水處理
1、印染廢水處理,替代傳統(tǒng)低分子鐵鹽和鋁鹽的混凝劑,相對傳統(tǒng)混凝劑用量大、混凝效率低、有鋁離子等殘留易造成二次污染的特點,聚合硫酸鐵的投加量在150ppm左右,其用量小,對COD和色度的去除率高,佳ph值條件為:8.0。
2、電鍍污水處理,可做混凝劑和破絡(luò)劑。絡(luò)合物主要是銅—氨絡(luò)合物,其性質(zhì)穩(wěn)定,pH=11,難以與堿、聚鋁等混凝劑直接發(fā)生沉淀反應(yīng)。還可以用作中水回用。
3、造紙廢水處理,替代聚合氯化鋁、硫酸鋁等,用作混凝劑,還可以用作造紙污泥脫水,在造紙廢水處理白水回收工序中不可以用聚合硫酸鐵(含強陽離子的聚合物),只能用聚合氯化鋁。
聚合硫酸鐵的制備主要有直接氧化法法和催化氧化法。大多數(shù)PFS的制備采用直接氧化法,此法工藝路線較簡單,用于工業(yè)生產(chǎn)可以減少設(shè)備投資和生產(chǎn)環(huán)節(jié),降低設(shè)備成本,但這種生產(chǎn)工藝依賴于氧化劑,如:H2O2、KClO3、HNO3等無機氧化劑。催化氧化法一般是選用一種催化劑,利用氧氣或空氣氧化制備聚合硫酸鐵。
水處理中非常好用的鐵鹽混凝劑當(dāng)屬聚合硫酸鐵,它不僅具有理想的混凝除濁效果,同時脫色除磷效果也是非常好的,廣泛應(yīng)用于電廠污水處理,電鍍廢水,印染廢水,焦化廢水等方面,如何正確使用聚合硫酸鐵呢?
聚合硫酸鐵作為污廢水處理的主導(dǎo)鐵鹽產(chǎn)品,其在城市污水脫除氨氮、總磷、臭味等方面的優(yōu)勢是鋁鹽混凝劑無法比擬的,其生產(chǎn)成本相對較低,且生產(chǎn)過程中沒有如廢渣、廢氣、廢水等問題,在近幾年的市場增長率持續(xù)上升。為了進(jìn)一步規(guī)范混凝劑市場、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,在原料選擇、工藝參數(shù)、檢測指標(biāo)等多個方面將會提出更高標(biāo)準(zhǔn)。
聚合硫酸鐵經(jīng)常作為水處理混凝劑,在處理污水時,能夠很快并且有效的去除大部分的有機物和懸浮物,其脫色效果更是要優(yōu)于其他混凝劑,但在處理某些難降解廢水如印染廢水與制藥廢水時,在聚合硫酸鐵投加后廢水會迅速變黑,從沉淀池到厭氧出水聚合硫酸鐵投加使廢水發(fā)黑全是黑的。
印染廢水常采用硫酸亞鐵進(jìn)行脫色有時也會出現(xiàn)廢水發(fā)黑的情況,廢水中如果含有硫化物則會在混凝過程中與硫酸亞鐵形成硫化亞鐵,與聚合硫酸鐵形成硫化鐵,因為硫化鐵呈黑色,而其沉淀物礬花粒徑細(xì)又重力不夠無法迅速下沉,導(dǎo)致廢水呈現(xiàn)出大量硫化鐵礬花呈黑色。
對于發(fā)黑物質(zhì)硫化鐵的處理方法,由于硫化鐵礬花沒有沉淀的原因是因為其重量輕無法沉淀,所以可以加入一定量的絮凝劑如聚丙烯酰胺等,對其進(jìn)行強化快速絮凝粘結(jié)成團(tuán),促使其迅速沉降下去,從而達(dá)到去除黑色的目的。
其次可通過在廢水先投加石灰對硫化物進(jìn)行去除后,再投加聚合硫酸鐵進(jìn)行混凝處理,這樣便不會產(chǎn)生硫化鐵。如是采用硫酸亞鐵混凝的話,則可加大曝氣量,防止其缺氧?;蛘卟挥闷貧?,加大水力攪拌,防止亞鐵離子氧化成3價鐵離子再反應(yīng)生成黑色硫化鐵。
以下是制備聚合硫酸鐵的具體操作方法:
(1)雙氧水氧化法:雙氧水(H2O2)在酸性環(huán)境中是一種強氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵從而制得聚合硫酸鐵:2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4—→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O制備過程中,按照生產(chǎn)量和所需要的鹽基度,在反應(yīng)釜中加入硫酸亞鐵、水和硫酸混合,當(dāng)溫度升高到30~45℃時,在攪拌過程中,通過加料管在釜底緩慢加入H2O2。H2O2很快將亞鐵氧化成三價鐵,取樣分析待亞鐵濃度降至規(guī)定濃度時,停止反應(yīng)。利用本法生產(chǎn)聚合硫酸鐵,具有設(shè)備簡單、生產(chǎn)周期短、反應(yīng)不用催化劑、產(chǎn)品不含雜質(zhì)、穩(wěn)定性高等特點。但反應(yīng)過程中, 有H2O2在分解時形成O2氣放出在無催化劑時,起不到氧化作用。要減少O2的產(chǎn)生,需要控制H2O2的投加速度制備工藝為間歇式操作,影響生產(chǎn)效率。H2O2成本比較高,它增加了聚合硫酸鐵的生產(chǎn)成本,不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
(2)(鈉)氧化法:是廣泛應(yīng)用于和火柴工業(yè)的強氧化劑,同樣可以將亞鐵氧化成三價鐵:6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 —→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl制備時,將硫酸、硫酸亞鐵和水按比例加入反應(yīng)釜中,在常溫或稍微高溫度下,攪拌中加入。檢驗亞鐵離子減少到規(guī)定濃度即可結(jié)束。該法生產(chǎn)工藝簡單,設(shè)備投資少,產(chǎn)品穩(wěn)定性好,反應(yīng),無空氣污染。產(chǎn)品中含有氯酸鹽,可兼作混凝與殺菌劑。但制品中殘留有較高的氯離子和氯酸根離子,不宜于飲用水處理。同時,由于價格昂貴,產(chǎn)品成本高。
(3)次氯酸鈉氧化法:次氯酸鈉屬于堿性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4+ 2H2O + Cl2生產(chǎn)的仍為氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵。但會有少量以氣體形式逸出而浪費掉,不能充分利用。同時也會造成環(huán)境污染,曾加后處理工序。次氯酸鈉是堿性氧化劑,制備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法制備的聚合硫酸鐵穩(wěn)定性差,不宜長期保存。
(4)硝酸氧化法:硝酸為中強氧化劑,與亞鐵反應(yīng)如下:FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4+ NO2反應(yīng)生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化。該法是以工業(yè)硫酸亞鐵為原料,采用工業(yè)硫酸氧化后以工業(yè)氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者總量的20%,于0.1~0.2MPa下,攪拌中通入充足的空氣或氧氣,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以內(nèi)。用HNO3氧化時,成本比較低,反應(yīng)周期短。所得產(chǎn)品濃度高,易于制成固體產(chǎn)品。