酸洗废液与粉煤灰联合处理印染废水的试验研究

余锦龙 陈文姬 黎湘虹 曹炳伟

(江西省环境保护科学研究院，江西南昌 330002)

0 前言

钢铁热轧所产生的酸洗废液一般含H+0.05～5g/L和Fe2+60～250g/L，由于其腐蚀性强，已被列入《国家危险废物名录》［1］。目前，这些废酸处理工艺复杂，难度大，成本高昂，不利于工业化应用。

目前利用粉煤灰研制粉煤灰混凝剂处理印染废水的研究报道较多，但大部分方法是利用粉煤灰、硫铁矿烧渣、化学纯助剂来研制粉煤灰混凝剂［2－7］，化学助剂都是分析纯药剂;而且印染废水碱性高，常用的混凝剂对印染废水进行混凝处理前需要进行pH调节，这样将消耗大量的酸。因此，开发酸洗废液与粉煤灰联合处理印染废水是很有意义的。不仅降低粉煤灰混凝剂生产成本，中和印染废水中的碱性，还开发粉煤灰和酸洗废液的综合利用，减少粉煤灰与酸洗废液处理费用，这样不仅获得了经济效益和环境效益，而且达到以废治废的目的。

1 试验部分

1.1 试验仪器

PHS—2型pH计;电热恒温水浴锅;5B—3C(V8)型COD快速测定仪;MY3000—6F智能型混凝试验搅拌仪;BS－4E立式恒温振荡器。

1.2 试验原料和试验水样组成

粉煤灰取自电厂，其化学组成见表1∶

表1 粉煤灰化学组成Table 1 chemical composition of fly ash

酸洗废液取自某轧钢厂，其主要特征和组成见表2∶

表2 酸洗废液的特征和组成Table 2 characteristics and composition of wasted acid from titanium white production

0.2 ～1含量/% 5 ～6、20 ～24、70 ～75、1.36、

印染废水取自某印染厂，印染废水水质情况见表3∶

表3 印染废水水质Table 3 wastewater quality

1.3 粉煤灰基混凝剂的制备

1.3.1 制备工艺流程

Fig.1 flowchart of making FAC and treatingwastewater

1.3.2 FAC 制备及性质

称取20g粉煤灰与40mL酸洗废液混合在95℃下浸出5小时［8］，将浸出液与粉煤灰溶渣分离，浸出液既为粉煤灰混凝剂(FAC)。该混凝剂为淡黄色液体，pH值为0.2 ～1.2，Al3+含量为0.079mol/L、Fe3+含量为0.04mol/L、Fe2+含量为0.383mol/L 。

粉煤灰未经酸处理时，其表面比较光滑致密。粉煤灰用废酸在高温下浸渍后，表面状况有较大变化(见图2)，其表面或微孔内部变的粗糙，比表面显著增加。根据废水处理的吸附理论，吸附剂的比表面越大，吸附效果越好。

图2 酸浸前后的显微镜照片比较Fig.2 SEM of fly ash extracted by wasted acid or not

1.4 混凝试验

用MY3000—6F智能型混凝试验搅拌仪在1L试验烧杯中进行试验，取500mL废水，加入适量的FAC，在250r/min的转速下快速搅拌2min，使混凝剂充分分散，随后降低转速至60r/min，搅拌10min，搅拌完后静置25min取上清液分析水质。

1.5 分析测试方法

COD∶重铬酸钾法;

色度∶稀释倍数法。

2 结果与讨论

2.1 FAC混凝效果

2.1.1 FAC用量对色度和COD去除率的影响

在常温及印染废水pH保持在11～12条件下，混凝剂用量与COD和色度去除率关系见表3。

由图3可知，最佳混凝剂用量为2mL/L，混凝剂投加量低，不足以达到完全中和脱稳胶粒的作用，相反，随投药量过大，会造成废水中胶粒的电性逆转，导致废水中某些污染粒子的从新悬浮，发生再稳定，混凝效果反而下降。

2.1.2 pH值对脱色率和COD去除率的影响

在常温下及FAC投加量为2mL/L的条件下，对6份废水用氢氧化钠和硫酸溶液调节废水pH值，试验结果见图4。

由图4可知，FAC处理印染废水的适宜pH值范围为11～12，这主要是由于FAC可以中和废水中的碱以降低印染废水的pH值，使印染废水pH值在6～8，有利于混凝剂中的Al3+、Fe3+、Fe2+聚合混凝，吸附加桥作用，降低废水中COD和色度。

2.1.3 沉淀时间对脱色率和COD去除率的影响

按混凝沉降实验方法，在500mL废水中分别加入2mL/L混凝剂处理后，倒入500mL量筒中，观察测量不同沉降时间上清液高度H(mm)和沉淀高度h(mm)之比，结果如图5所以。

由图5可知，FAC对污泥沉降速度快，12～16min基本可以沉淀完全，矾花大且密实。这主要是由于FAC中含有大量Fe2+起的作用。

表4 废水吸附处理后水质情况与去除率Table 4 results and removal rates of printing and dyeing wastewater by adsorption

2.2 吸附效果

取混凝处理后的废水200mL，在室温条件下加入2.0g粉煤灰溶渣，在转速为120r/min下振荡20min，静止20min后取少量清液分析水质，结果见表4。

改性后的粉煤灰溶渣用于印染废水的后续处理，不仅解决了粉煤灰溶渣的利用问题，而且进一步降低了印染废水COD和色度，从表4可知印染废水最终COD去除率达77%以上，色度去除率达91%以上。并且吸附后粉煤灰溶渣加黏土配合烧制粉煤灰黏土砖，最终吸附溶渣不会造成环境污染。

2.3 与不同混凝剂处理效果

将酸处理得到的FAC混凝剂与其溶渣吸附剂对印染废水进行处理，并与Al2(SO4)3和FeCl3进行对比，结果见表5。

表5 不同混凝剂对废水的处理结果Table results of treating printing and dyeing wastewater with different coagulant

从表5可见，COD和色度这类依靠吸附作用能去除的组分，FAC混凝剂与溶渣吸附剂共同作用效果要好于Al2(SO4)3和FeCl3，其原因主要是印染废水经FAC混凝处理后无法去除的COD和色度能够依靠粉煤灰溶渣吸附性能去除，而Al2(SO4)3和FeCl3只是一般混凝剂，主要起凝聚作用，所以其处理效果不及FAC与溶渣共同作用的结果。

3 机理分析

FAC是利用酸洗废液与粉煤灰联合制备的复盐型无机混凝剂，主要成分为 Fe2+、SO42－，次要成分为Al3+、Fe3+。FAC处理印染废水的机理是∶在印染废水中Fe3+、Al3+、Fe2+能迅速水解，缩合形成许多复杂的多核络合物［9］，在pH较低时，高电荷低聚合度的络合物占多数;在pH较高时，低电荷高聚合度的络合物占多数。Al3+、Fe3+、Fe2+以及FAC生成的各种带高价正电荷的水解聚合物，能有效降低或消除水中悬浮胶粒的Zeta电位，使胶粒脱稳，而且这些水解聚合物兼有吸附加桥作用，形成高聚合度的水解沉淀物起网捕、集卷作用，从而使印染废水COD和色度降低。

4 结论

(1)酸洗废液与粉煤灰联合处理印染废水，该过程集合了混凝、吸附于一体废水处理方法，脱色率和COD去除率均较高，且沉淀速度快，污泥体积小，较单独利用无机传统的Al2(SO4)3和FeCl3混凝剂处理效果要好。

(2)利用工业废渣粉煤灰、轧钢厂酸洗废液即可制备FAC，生产原料来源丰富，制备工艺较简单、成本低、处理印染废水费用低。不仅解决了粉煤灰综合利用问题，而且还解决了轧钢厂酸洗废液处理问题，节约轧钢厂酸洗废液处理费用，减少印染废水处理费用，获得了巨大的经济效益和环境效益，达到以废治理废目的。

［1］随洁，鲁毅强，石健.［J］.工业用水与废水，2003，34(3).6 ～8.

［2］苏继成，衣荣志.粉煤灰絮凝剂的制备及应用实验研究［J］.天津轻工业学院学报，2003，18(3)∶16 －19.

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［4］黄彩海，苏广路，杨丽鹃.粉煤灰基混凝剂的制备及应用研究［J］.环境科学，1995，16(2)∶47 －49.

［5］隋智慧.粉煤灰基混凝剂处理印染废水［J］.印染，2004，2∶11 －13.

［6］李磊，赵玉明.粉煤灰混凝剂预处理印染废水的试验研究［J］.粉煤灰综合利用，2003(5)∶30 －31.

［7］于衍真，李国忠，傅兴华，等.粉煤灰混凝剂的性能研究［J］.环境科学学报，1998，18(4) ∶431－434.

［8］Maohong Fan，Robert C.Brown，ThomasD.wheelock，Adrienne T，copper，Masskstsu Nomura，Yahuizhang.Production of a complex coagulant from fly ash.Chemical Engneering Journal，2005(106)∶269 ～277.

［9］赵春禄，刘振儒，马刚平，等.铝、铁共聚作用的化学特征及晶貌研究.环境科学学报.1997，17(2)∶154～159.