交流變頻磁化聚合硫酸鐵在造紙廢水處理方面的應(yīng)用

隨著紙制品用量的逐年增長，造紙行業(yè)的廢水排放量也逐年增加，造紙行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響日趨嚴(yán)重。隨著環(huán)境法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格及環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)造紙廢水進(jìn)行治理成為造紙企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。采用常規(guī)混凝法處理后的造紙廢水已無法達(dá)到現(xiàn)有水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。近年來，磁場(chǎng)在水處理中的應(yīng)用一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，磁性不受水的影響，但可以影響污染物和混凝劑的物理化學(xué)性質(zhì)。Mohammed采用磁場(chǎng)處理棕櫚油廠的污水時(shí)發(fā)現(xiàn)，污水經(jīng)磁化處理后能有效去除色度、TSS和COD。Alimi等研究磁場(chǎng)對(duì)碳酸鈣沉淀的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁化處理后，水垢不易在容器壁上形成，收集到的碳酸鈣沉淀總量增加。本工作采用經(jīng)交流變頻磁化預(yù)處理后的聚合硫酸鐵溶液對(duì)造紙廢水進(jìn)行混凝處理，考察了有無磁化作用、聚合硫酸鐵加入量、磁化強(qiáng)度、磁化頻率、磁化時(shí)間等因素對(duì)COD去除率和色度去除率的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑、材料和儀器

聚合硫酸鐵：分析純。

造紙廢水：取自鹽城某造紙廢水處理廠的三級(jí)混凝沉淀池，COD=650mg/L，UV254=1.124，色度180倍，pH=6.5。

MY3000-6型智能混凝試驗(yàn)攪拌儀：潛江梅宇儀器有限公司；YTN-11010變頻穩(wěn)壓電源：青島翊泰儀器儀表有限公司。

利用變頻穩(wěn)壓電源為可調(diào)電源，連接電磁線圈，組成可調(diào)節(jié)的交流變頻磁化裝置。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

混凝劑聚合硫酸鐵中含有對(duì)磁場(chǎng)很為敏感的鐵磁性物質(zhì)。磁場(chǎng)具有改變體系中物質(zhì)內(nèi)能的特性，從而可以進(jìn)一步改變物質(zhì)的物理性質(zhì)，影響其混凝效果。將一定量的聚合硫酸鐵溶液置于交流變頻磁化裝置中，進(jìn)行磁化預(yù)處理。將經(jīng)交流變頻磁化預(yù)處理后的聚合硫酸鐵溶液加入1000mL造紙廢水中，先以300r/min的轉(zhuǎn)速快速攪拌30s，再以100r/min的轉(zhuǎn)速慢速攪拌15min。攪拌結(jié)束后靜置30min，取上清液進(jìn)行分析。

1.3分析方法

按照GB11914—1989《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》測(cè)定廢水COD，計(jì)算COD去除率。按照GB11903—1989《水質(zhì)色度的測(cè)定》測(cè)定廢水的色度，計(jì)算色度去除率。

2結(jié)果與討論

2.1有無磁化聚合硫酸鐵對(duì)廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強(qiáng)度為6mT、磁化頻率為90Hz、磁化時(shí)間為3min的條件下，有無磁化聚合硫酸鐵對(duì)廢水處理效果的影響見圖1。由圖1可見：磁化聚合硫酸鐵對(duì)廢水的COD去除率和色度去除率均高于未磁化時(shí)；聚合硫酸鐵磁化后廢水的COD降至44mg/L，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%；磁化后聚合硫酸鐵的COD去除率和色度去除率分別較未磁化時(shí)提高了2.42百分點(diǎn)和6.67百分點(diǎn)。原因是通過交流變頻磁場(chǎng)對(duì)聚合硫酸鐵溶液進(jìn)行磁化，增加了鐵鹽水解產(chǎn)物中多核聚合物（Feb）的比例。Feb為絮凝過程中的有效成分，F(xiàn)eb的增加有利于聚合硫酸鐵混凝性能的提高。同時(shí)，由于交流變頻磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，使磁場(chǎng)場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆狭蛩徼F粒子的內(nèi)能，為水解反應(yīng)提供了能量，促進(jìn)了聚合硫酸鐵粒子與廢水中的活性基團(tuán)和膠體顆粒及部分溶解性物質(zhì)進(jìn)行絡(luò)合和螯合反應(yīng)，生成更多的多核羥基絡(luò)合物，使聚沉效果提高。

2.2聚合硫酸鐵加入量對(duì)廢水處理效果的影響

在磁化強(qiáng)度為6mT、磁化頻率為90Hz、磁化時(shí)間為3min的條件下，聚合硫酸鐵加入量對(duì)廢水處理效果的影響見圖2。由圖2可見：當(dāng)聚合硫酸鐵加入量小于1000mg/L時(shí)，隨聚合硫酸鐵加入量的增加，COD去除率和色度去除率均逐漸增加；當(dāng)聚合硫酸鐵加入量大于1000mg/L時(shí)，廢水處理效果降低。因此，選擇聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L較適宜。

2.3磁化強(qiáng)度對(duì)廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化頻率為90Hz、磁化時(shí)間為3min的條件下，磁化強(qiáng)度對(duì)廢水處理效果的影響見圖3。由圖3可見：隨磁化強(qiáng)度的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減??；當(dāng)磁化強(qiáng)度為6mT時(shí)，COD去除率和色度去除率均達(dá)到較大；繼續(xù)增加磁化強(qiáng)度，COD去除率和色度去除率呈下降趨勢(shì)。因此，選擇磁化強(qiáng)度為6mT較適宜。

2.4磁化頻率對(duì)廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強(qiáng)度為6mT、磁化時(shí)間為3min的條件下，磁化頻率對(duì)廢水處理效果的影響見圖4。由圖4可見：隨磁化頻率的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減??；當(dāng)磁化頻率為90Hz時(shí)，COD去除率和色度去除率均達(dá)到較大。因此，選擇磁化頻率為90Hz較適宜。

2.5磁化時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強(qiáng)度為6mT、磁化頻率為90Hz的條件下，磁化時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響見圖5。

由圖5可見：當(dāng)磁化時(shí)間為3min時(shí)，COD去除率和色度去除率均達(dá)到較大；繼續(xù)延長磁化時(shí)間，COD去除率和色度去除率呈逐漸降低的趨勢(shì)。因此，選擇磁化時(shí)間為3min較適宜。

3結(jié)論

a）在同等條件下，聚合硫酸鐵溶液經(jīng)磁化后再混凝處理造紙廢水的COD和色度的去除效果明顯優(yōu)于未磁化時(shí)的廢水處理效果。

b）交流變頻磁化預(yù)處理聚合硫酸鐵的較佳條件為：聚合硫酸鐵加入量1000mg/L，磁化強(qiáng)度6mT，磁化頻率90Hz，磁化時(shí)間3min。在較佳條件下混凝處理初始COD為650mg/L、初始色度為180倍的造紙廢水，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%。