草酸混凝沉淀法处理废水总硬度的应用研究

摘 要:对以使用草酸混凝沉淀法去除钢铁废水中总硬度进行了系统研究,草酸与钙生成沉淀[1]后,用PAC、PAM作为混凝剂进行絮泥沉淀,对总硬度进行了测定,确定了投加浓度和投加后的pH值。结果表明,混凝沉淀时间为30min,投加浓度为40mg/l,总硬度的去除率达到了16%,随着投加浓度的增加,去除率增高,pH降低。

关键词:草酸;混凝沉淀法;钢铁废水;生成沉淀;总硬度

中图分类号:X703文献标识码: A 文章编号:1005-569X(2009)09-0054-02

1 引言

现代钢铁工业的生产过程包括材选、烧结、炼铁、炼钢(连铸)、轧钢等生产工艺。钢铁工业废水主要来源于生产工艺过程用水、设备与产品冷却水、烟气洗涤和场地冲洗等,但70%的废水还是来源于冷却用水。间接冷却水在使用过程中仅受热污染,经冷却后即可回用;直接冷却水因与产品物料等直接接触,含有污染物质,需经处理后方可回用或串级使用。

2实验

2.1实验废水水质特点

废水采自南方某钢铁集团循环水废水处理站,水质水量变化较大,其中pH值变化大且含有大量铁和石油类污染物,其水质见表1

2.2 主要实验仪器和药剂

2.2.1仪器

天平、pH计、滴定管、搅拌器、时钟。

2.2.2药剂

草酸、EDTA、氨水、氯化铵、铬黑T、氯化钠。

2.3分析方法

总硬度和pH均采用由国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会编,中国环境出版社出版的《水和废水监测分析方法》(第四版)[2]进行测定。

3结果与讨论

3.1沉淀物生成―混凝实验原理

3.1.1沉淀生成原理

草酸与钙生成草酸钙沉淀,

C2O42+Ca2+=CaC204

此反应沉淀生成较缓慢。

3.1.2混凝实验原理[3]

(1)混凝作用指的是带负电的胶体颗粒和带正电的化学剂之间的化学作用和物理作用,它利用了胶体悬浮液中存在的排斥力及吸引力,这些力是造成胶体悬浮液的稳定或不稳定的主要原因。这些力是:静电斥力、布朗运动、范德华引力、万有引力。

(2)混凝作用通过两种不同的机理破坏胶体悬浮物的稳定性:①电中和。带正电的混凝剂能中和胶体颗粒表面的负电荷。随着表面电荷被中和,胶体颗粒互相逐渐靠近,颗粒有效半径减小,最终失去稳定性而互相发生碰撞。互相碰撞的颗粒通过氢键或范德华力结合在一起,形成较大的体积,或称为絮体。水净化工艺中搅拌的能量会增加颗粒间碰撞的频率,有利于颗粒的聚集,促进絮体的形成。②化学桥联。混凝剂的聚合物特性进一步增强了絮体的形成。它们的长分子链在两个颗粒的表面之间架起桥来,并使单独的较小絮体互相结合,形成较大的、容易被除去的絮体。

3.2实验步骤

分取4个吸水井水样1000ml到烧杯中,测定原水pH及总硬度、pH。分别加入20mg、30mg、40mg草酸,依次为1、2、3号,反应半小时后加入PAC、PAM,絮泥沉淀半小时后用双层滤纸过滤后测定其总硬度、pH。

3.2.1草酸投加量与总硬度的关系

由图1可知对南方某钢铁企业污水处理站废水,随着草酸投加量的增加,总硬度的含量降低,二者为反比的关系,这是因为草酸投加量的增加,与水中的钙离子生成了大量的草酸钙沉淀,草酸钙沉淀经PAC、PAM混凝沉降后去除,因此水中总硬度的去除率与草酸的投加量和混凝沉降效果有关。

3.2.2草酸投加量对pH的影响趋势

图2 草酸投加量对pH的影响趋势图

由图2可知草酸分子由两个羧基组成,酸性比其它二元酸强,对水体pH值有调节作用,随着投加量的增加pH降低。

3.2.3投加量与去除率的关系

由图3可知草酸投加量增加,去除率也随之增加。这是因为草酸投加量的增加,与水中的钙离子生成了大量的草酸钙沉淀,草酸钙沉淀经PAC、PAM絮凝沉淀后去除,水中的总硬度随之降低,去除率也随之升高。

4 结论

(1)使用草酸降低总硬度,草酸投加浓度为40mg/l,总硬度的去除率达到了16%,随着草酸投加浓度的增加,水中总硬度含量降低。

(2)使用草酸降低总硬度,随着草酸浓度的增加水中总硬度的去除率升高。

(3)使用草酸降低总硬度,随着投加浓度的增加pH降低。

(4)草酸降低总硬度的去除率跟草酸沉淀的生成和生成后的絮凝沉降效果有关。

5 可行性分析

针对南方某钢铁废水处理站废水水质特点,草酸对废水中总硬度的去除有一定的作用,但由于草酸降硬后,出水pH值会急剧降低,因此此方法只适用于进水pH较高的废水处理;且草酸的市场价格高于碳酸钠的价格,从经济角度看不利于成本的控制。因此,草酸降低总硬度在实际运用过程中存在一定的局限性。

参考文献:

[1] 武汉大学、吉林大学编.无机化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1994.

[2]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境出版社,2006.

Study on Total Hardness in Rocessing the Stecl and Iron Water by Applying the Oxalic Acid Coagnlation Precipitation Method

YinYunxia,Yang Yunfeng,Zhang Yanxin

(Loudi Yude Science of Fechuology CO.,LTD., Hunan Loudi 417009,China)

Abstract: To by the oxalic acid and the calcium, the magnesium responded that the production calcium oxalate and the magnesium oxalate total hardness has conducted the system research after the coagulation law processing water, after the production precipitation, with PAC, PAM takes the coagulant, has carried on the inspection to total hardness, had determined throws adds the density and the best coagulation condition. The result indicated that when the water leakage pH control in 6-9 scopes, the coagulation precipitation time is 30min, total hardness is when 160mg/l threw adds the density is the 40mg/l. total hardness elimination rate has achieved 20%.

key words: the oxalic acid, the production precipitate, the coagulation to precipitate, the steel and iron waste water