聚合硫酸铁在污水除磷中的使用及效益分析

王晓勇，王立勇，刘立华

（秦皇岛松岩环保科技开发有限公司，河北 秦皇岛 066000）

深入了解聚合硫酸铁在污水除磷中的具体表现，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1 实验

1.1 实验原料

选择化学纯的硫酸亚铁、硫酸、氯酸钾、硫酸铝、硫酸铁铝、聚铁，分子量为1 000万的阴离子PAM、分析纯的KF试剂以及10%生石灰溶液[1]。

1.2 仪器

实验采用的仪器包括六联混凝实验搅拌器、可控加热搅拌反应器、分光光度计、循环水式多用真空泵、分析天平、电导率仪，分别为ZR4-6型、ZR-KF1型、752型、SHZ-D（Ⅲ）型、TE214S型、dds-11a型，同时还采用了回流冷凝装置。

1.3 实验方法

本文将硫酸亚铁、硫酸和水混合搅拌，氯酸钾于40~50℃下加入，通过搅拌反应即可得到聚合硫酸铁产品，实验主要围绕原料配方影响展开。水处理混凝实验围绕粮食深加工类废水开展，基于六联搅拌器开展混凝除磷实验，在烧杯中置入500 mL原水，以250 r/min的速度对加入混凝剂的原水进行2 min的快速搅拌，以此得到迅速混合均匀的混凝剂，随后进行5 min的中速搅拌，速度控制为100 r/min，水体中胶体污染物可在搅拌及混凝剂作用下絮凝，在30 min沉淀后，总磷含量和COD通过取样口取上清液测定[2]。

2 结果与讨论

2.1 原料配方影响

结合实验可以确定，聚合硫酸铁总铁质量分数会受到多方面因素影响，具体影响从小至大排序分别为硫酸、水、氯酸钾，考虑到盐基度直接影响聚合硫酸铁的污水除磷性能，结合本公司的聚合硫酸铁制备经验，可确定最佳的原料用量，以20 g硫酸亚铁为例，需采用17 g氯酸钾、80 mL水、18 mL硫酸。

2.2 与市售混凝剂处理效果进行对比

为证明本文制备聚合硫酸铁与市售混凝剂的除磷性能差异，本文针对性开展了对比实验，在1#、2#、3#、4#、5#、6#烧杯中分别置入各500 mL的粮食深加工类废水。向1#烧杯中加入硫酸铝，拥有15.93%的氧化铝含量，由700 g硫酸铝蒸发得到；向2#烧杯中加入硫酸铁铝，由70 g聚铁和630 g硫酸铝制备，氧化铝含量、铁含量分别为13.20%、2.11%；向3#烧杯中加入硫酸铁铝，由140 g聚铁和560 g硫酸铝制备，氧化铝含量、铁含量分别为11.10%、3.98%；向4#烧杯中加入硫酸铁铝，由210 g聚铁和490 g硫酸铝制备，氧化铝含量、铁含量分别为9.30%、5.73%；向5#烧杯中加入硫酸铁铝，由280 g聚铁和420 g硫酸铝制备，氧化铝含量、铁含量分别为7.35%、7.54%；向6#烧杯中加入本文制备的聚合硫酸铁，全铁含量为11.2%。

实验需取硫酸铝、硫酸铁铝、聚合硫酸铁配置10%溶液，在300 mL水中溶解准确称取的阴离子PAM共0.3 g，完成PAM溶液配制。具体实验时需将以上六种不同配置的药剂溶液按照0.4 mL用量分别加入6个烧杯中，基于六联搅拌器以250 r/min的速度对原水进行2 min的快速搅拌，随后加入PAM溶液共1 mL助凝，随后进行5 min的中速搅拌，速度控制为100 r/min，在30 min沉淀后，总磷含量和COD通过取样口取上清液测定，去除率可随之进行计算，表1为具体实验数据。

表1 不同药剂混凝对比实验

本文制备的聚合硫酸铁的总磷去除率最好，聚合硫酸铁在污水除磷中的使用效益得到证明。实验需要在1 000 mL原水中分别加入聚合氯化铁、聚合硫酸铁2种除磷剂，用量分别为1.2 mL、1 mL，pH值基于10%生石灰溶液控制在7～8区间，助凝采用0.000 05%阴离子聚丙烯酰胺，以此对2种混凝剂的污水除磷效果进行对比，实验采用的原水总磷、COD、pH值、色度分别为41.02 mg/L、49.52 mg/L、8.03、65.5，可得到表2所示的实验对比结果。

表2 实验对比结果

同等投加量聚合氯化铁的除磷效果稍好，1 t污水需要使用1.45 kg的聚合氯化铁，使用聚合硫酸铁的用量则为1.74 kg，二者的除磷效果基本相同，均能够满足总磷小于等于0.5 mg/L实验目标。目前，聚合氯化铁市场上生产厂家良莠不齐，生产工艺多为酸洗液加废铁屑经过简单的聚合反应制得，杂质及重金属含量较高，本实验所选用的聚合氯化铁为氯化亚铁经过氧化聚合反应制得，成本较高的每吨市场价格为800～1 400元，另外聚合氯化铁属于国家规定的危险品，在生产、加工、运输、储存及使用上均有严格的要求，而聚合硫酸铁不属于危化品，各环节不存在隐患，且聚合硫酸铁采用氧气氧化法成本较为低廉。

3 结论

综上所述，聚合硫酸铁在污水除磷中的表现较为突出。为更好地应用聚合硫酸铁，基于工业废料的聚合硫酸铁制备探索必须得到重视，由此即可进一步降低聚合硫酸铁生产成本，同时有效提升其环保性能。