聚合硫酸铁去除印染废水中锑的研究

龚忆平，江 娜

(1.苏州市供排水管理处，江苏 苏州 215004；2.安徽建筑大学 环境与能源工程学院，安徽 合肥 230601)

全世界90%聚酯纤维在生产时添加三氧化二锑、醋酸锑、或乙二醇锑作为酯化聚合反应的催化剂[1-2]。在染色过程中，聚酯纤维中残留的锑经过碱减量、退浆、高温上色等工艺被转移到印染废水中。2015年4月环保部对《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287—2012)做出修改，印染行业接管和直排废水锑的排放浓度为100 μg/L。江苏省吴江地区为我国化纤产品染色加工主要聚集地，废水排放锑超标严重，而铁盐对废水中的锑具有比较好的去除效果[3-4]。笔者以吴江区某印染企业废水为研究对象，研究了聚合硫酸铁对印染废水中锑的去除情况。

1 材料和方法

1.1 原水水质

原水为某印染企业车间实际生产废水，各车间水质水量如表1所示。碱减量废水与退浆废水单独收集处理，染色废水与漂洗废水在调节池混合后集中处理。

表1 吴江区某印染企业水质及水量情况(10 d平均值)

1.2 试剂仪器

试剂：聚合硫酸铁为工业级水处理剂，成分如表2所示，符合GB 14591—2006标准要求；工业硫酸(30%)；液碱(30%)；非离子聚丙烯酰胺(PAM)。

表2 聚合硫酸铁成分

仪器：PF型原子荧光光度计(北京普析通用仪器有限公司)，pH S-3C型精密酸度计。

1.3 检测指标及方法

COD：按照GB 11914—89化学需氧量的测定方法进行。

锑浓度：按照HJ 694—2014水质汞砷硒铋锑的测定方法进行。

1.4 工艺选择

为保证印染废水COD和锑都能达标排放，对废水实施分质分流处理，工艺流程如图1所示。

图1 印染废水处理流程图

碱减量废水和退浆废水加酸pH至2.0～3.0，与调节池废水混合加入聚合硫酸铁及PAM，进入气浮池，气浮池出水加液碱调节pH值至7.0后进入水解酸化池，然后进入好氧池，二沉池出水再加聚合硫酸铁及PAM进入三沉池，沉淀出水加液碱调节pH值至6.0～7.0后排放。

2 结果与讨论

2.1 气浮处理效果

气浮处理效果主要考察出水COD和锑浓度两个指标。根据工艺流程，碱减量废水加酸酸析后与调节池废水混合后进入气浮池处理，混合后水质如表3所示。

表3 调节池与酸析后碱减量水混合后水质

2.1.1 加药量对气浮出水的影响

聚合硫酸铁的加药量以药剂量与污水量的比值计算(‰)，加药量对出水水质的影响如图2所示。随着加药量的增加，COD与锑的去除率都有所增加，加药量为0.6‰时，锑的去除率达到最大为85%，COD去除率为52%。随着加药量进一步增大，锑和COD的去除率都有所下降，原因是聚合硫酸铁偏酸性，加药量超过0.6‰时，水质pH值有所下降，pH值低于一定数值时，聚合硫酸铁水解后产生的絮凝体变得细小，絮凝性变差，吸附能力降低，气浮池出水中带有细小的絮凝性悬浮物，导致出水COD和锑的去除率都有所下降。

2.1.2 pH值对去除率的影响

加药量为0.6‰时后气浮池pH值为6.0，为进一步考察pH值对两个指标的影响，维持0.6‰加药量不变，加药后使用硫酸和液碱调节pH，结果如图3所示。在pH值低于3.5时，pH值对两个指标去除率影响较大，原因为在pH值较低的时候，聚合硫酸铁的絮凝效果很差，吸附能力低，锑和COD的去除率较低。pH值在3.5～5.0范围内，pH值变化对锑和COD的去除效果影响不明显，因为在此范围内，聚合硫酸铁絮凝效果较好，吸附能力强，且出水浊度低，对锑和COD具有较高的去除率。pH值大于5.0时，锑的去除率下降不明显，而COD去除率下降很快，原因是印染废水中含有部分碱减量废水，碱减量废水含有对苯二甲酸钠，在偏酸性条件下，转化为不溶于水的对苯二甲酸，从废水中分离后降低了废水中的COD。随着碱性的升高，对苯二甲酸钠转化为对苯二甲酸的比例减少，出水中溶解的对苯二甲酸钠比例升高，导致COD的去除率降低。

图2 加药量对气浮出水COD和锑去除率的影响 图3 pH对气浮出水COD和锑去除率的影响

从经济性和去除效果两方面考虑，控制气浮池聚合硫酸铁的投加量为0.6‰，用硫酸调节pH值在5.5左右，连续运行15 d，COD和锑的去除率如图4所示。锑的平均去除率在84%，出水平均锑浓度为117.96 μg/L。COD去除率在49.8%，平均COD浓度为1 007.44 mg/L。

2.2 二级絮凝处理效果

气浮出水加液碱调节pH值至7.0左右，经水解酸化和好氧生化处理后，二沉池锑浓度基本无变化，平均浓度为115 μg/L，生化出水平均COD为96 mg/L，pH值为7.6。对二沉池出水加聚合硫酸铁和PAM进行絮凝后进入三沉池，上清液即为排放水。考察投加量和pH值对锑以及COD的去除率影响。

2.2.1 原水pH及聚合硫酸铁投加比例对锑去除率的影响

通过调整原水pH值和聚合硫酸铁投加比例，考察不同加药量情况下对锑和COD去除效果的影响，结果如图5所示。随着原水pH值的提高，锑的去除率也随之提高，pH=8.5时去除率最高达到93%，此时聚合硫酸铁的投加比例为0.8‰，出水pH值为6.04。进一步增加投药量比例，锑去除率开始下降，原因为pH=6.0左右时，聚合硫酸铁絮凝性和沉降性能最佳，出水浊度低，提高投加比例，出水pH值开始降低至6.0以下，浊度增加，影响了锑的去除。原水pH=9.0时锑的最高去除率依然为93%，可见当pH>8.5时，随着原水pH值和加药量的提高，锑的去除率不能进一步提高。

图4 气浮池连续运行15 d出水COD和锑去除率 图5 pH对沉淀池出水锑去除率的影响

2.2.2 原水pH及聚合硫酸铁投加比例对COD去除率的影响

pH对沉淀池出水COD去除率的影响如图6所示。不同原水pH值条件下，随着投加量的增加，COD去除率都有所增加，且原水pH越高，COD最大去除率也越高。在pH=7.5时，COD最大去除率可达50%，当原水pH>7.5时，COD最大去除率不能进一步提高，最高为50%。当COD去除率达到50%时，聚合硫酸铁的投加比例约为0.5‰。进一步增加投加比例，COD去除率略有降低，原因为二沉池出水COD本身较低，大部分COD随着絮体的沉降而去除，投加比例升高导致的浊度升高对COD的影响不大。

生化出水pH值为7.6，按聚合硫酸铁投加比例为0.5‰时，连续运行15 d，絮凝沉淀处理对COD和锑的去除率如图7所示。锑平均去除率约为80%，COD平均去除率约为50%。排放水平均锑浓度为23 μg/L，平均COD为48 mg/L，满足排放水要求，不需要对原水进行pH值调节。

图6 pH对沉淀池出水COD去除率的影响 图7 沉淀池连续运行15 d出水COD和锑去除率

3 结 语

采用絮凝气浮-水解酸化(厌氧)-活性污泥-絮凝沉淀工艺处理印染废水，絮凝剂为聚合硫酸铁，一级絮凝聚合硫酸铁投加比例为0.6‰，加药后调整废水pH值为5.5，锑和COD的去除率分别为84%和49.8%；二级絮凝沉淀聚合硫酸铁投加比例0.5‰，锑和COD的去除率分别为80%和50%，最终排放水锑浓度为23 μg/L、COD为48 mg/L。通过调整pH值，保证出水浊度低，可以适当增加聚合硫酸铁的投加量，进一步提高锑的去除率，最高可达93%，但COD去除率提高不明显。