硫酸法生產(chǎn)鈦白粉會(huì )產(chǎn)生大量的酸性廢水，據統計，每生產(chǎn)1t鈦白粉可產(chǎn)生廢水40～60t，目前主要采用石灰中和處理該廢水。造紙白泥是紙漿造紙廠(chǎng)在堿回收過(guò)程中產(chǎn)生的大量苛性廢渣，一直得不到妥善處理，既造成了環(huán)境污染，又要支付巨額的排污費用。為了資源的綜合利用，達到“以廢治廢”的效果，筆者研究以造紙白泥和石灰為中和劑，采用兩段中和+曝氣沉淀的工藝處理鈦白廢水，以便為酸性廢水的處理尋找一條更經(jīng)濟合理的方法，同時(shí)也為造紙白泥的資源化利用尋找途徑。
1實(shí)驗部分
1.1儀器與試劑
試劑：造紙白泥，0.125mm（120目），來(lái)源于賀州市某造紙廠(chǎng)，干燥后CaCO3的質(zhì)量分數為91.30％；生石灰粉，0.125mm（120目），來(lái)源于賀州市某鈦白粉廠(chǎng)；鈦白廢水取自賀州市某硫酸法鈦白粉廠(chǎng)綜合廢水處理調節池。氫氧化鈉、硫酸亞鐵銨、重鉻酸鉀、鹽酸羥胺、酒石酸鉀鈉、鄰菲羅啉等均為化學(xué)純試劑。
儀器：721分光光度計（721-100），上海棱廣科學(xué)器材有限公司；六聯(lián)攪拌機（ZR4-6），武漢中潤精細化學(xué)品有限公司；磁性攪拌器（JJ-1），中外合資深圳天南海北有限公司；粉碎機（DGF30/14-Ⅱ）、干燥器（AHG101-2A）、電子天平（JJ－500）、pH計、G4砂芯坩鍋、曝氣裝置、抽濾裝置、消解裝置等。
1.2實(shí)驗方法
取一定量鈦白廢水，投加一定量經(jīng)過(guò)干燥的造紙白泥，其主要成分碳酸鈣和廢水中的硫酸發(fā)生中和反應，經(jīng)磁力攪拌器和六聯(lián)攪拌機攪拌中和一定時(shí)間后，再投加干燥的生石灰粉，攪拌中和一定時(shí)間后曝氣一定時(shí)間，沉降5min后取上清液，測定pH、Fe2+和SS（懸浮物）的質(zhì)量濃度以及CODCr。
1.3水質(zhì)分析方法
pH的測定采用玻璃電極法、Fe2+的測定采用鄰菲羅啉分光光度法、SS測定采用石棉坩堝法、CODCr的測定采用重鉻酸鉀法。
2結果與討論
2.1實(shí)驗水樣特點(diǎn)
筆者實(shí)驗用水經(jīng)測定：pH為1.03，酸度為9.8g/L，SS為188mg/L，COD為56.47mg/L，Fe2+質(zhì)量濃度為1710mg/L，可見(jiàn)鈦白粉生產(chǎn)所產(chǎn)生的酸性廢水中主要污染物為硫酸及Fe2+。廢水處理關(guān)鍵為酸堿中和及Fe2+的去除。
2.2第一階段中和實(shí)驗
2.2.1反應時(shí)間對中和反應的影響
由于中和反應生成的CaSO4是一種不溶于水的物質(zhì)，反應在固液界面進(jìn)行，CaSO4沉淀物在白泥顆粒的表面沉積而阻礙化學(xué)反應繼續進(jìn)行，另外反應生成的CO2氣體微溶于水，經(jīng)攪拌后，液體中的CO2會(huì )相應減少，所以在中和過(guò)程中必須攪拌，攪拌速度為420r/min。
為了選擇合適的中和時(shí)間，試驗中取鈦白廢水200mL，稱(chēng)得其質(zhì)量為250g，根據廢水的酸度計算出需要將質(zhì)量分數為91.30%的造紙白泥3.8g，加入到廢水中，常溫下不斷攪拌，攪拌速度為420r/min，考察中和時(shí)間對pH的影響。結果表明，所選的5個(gè)時(shí)間點(diǎn)5、10、15、20、25min，pH分別為4.51、5.19、5.58、5.58、5.58。中和時(shí)間為15min后的pH基本保持穩定。因此，實(shí)驗選用中和時(shí)間為15min。
2.2.2溫度對中和反應的影響
由于在中和反應過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體可以微溶于水中，在常溫下不易分解出來(lái)，但當溫度升高時(shí)，溶液中的碳酸會(huì )分解，pH變大。實(shí)驗取白泥3.8g和鈦白廢水200mL進(jìn)行中和反應，以420r/min攪拌15min，升高溶液溫度，觀(guān)測溶液中pH的變化，結果表明，在所選的5個(gè)溫度為30、40、50、60、70℃時(shí)，pH分別為5.58、5.62、5.63、5.66、5.66�？梢�(jiàn)，當溫度升高時(shí)，pH變化不明顯。因此，為了節省能源，筆者實(shí)驗選擇在常溫下反應。
2.2.3白泥投加量的確定
取7份廢水，每份200mL，稱(chēng)取7份經(jīng)過(guò)烘干的造紙白泥，質(zhì)量分別為1、1.5、2、2.5、3、3.5、4g，依次投加到前述廢水中，以420r/min攪拌15min后，沉降5min，取上清液，測定相應pH分別為1.58、2.28、4.05、5.31、5.58、5.61、5.61�？梢�(jiàn)，當投加造紙白泥質(zhì)量≥3.5g時(shí)，鈦白廢水pH為5.61，基本保持不變。為了得到更精確的數據，在造紙白泥投加質(zhì)量分別為3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5g時(shí)進(jìn)行試驗，測得相應pH分別為5.31、5.38、5.49、5.56、5.61、5.61�？梢�(jiàn)，投加造紙白泥質(zhì)量≥3.4g時(shí)，即m（廢水）∶m（造紙白泥）=1000∶13.6時(shí)，廢水的pH為5.61。所以造紙白泥只能起初步調節pH的作用，超過(guò)一定投加量后，白泥不再起中和作用，且其絮凝沉降性能不好。而通過(guò)了解該鈦白粉廠(chǎng)用CaO可以較好地調節pH，絮凝沉降性能比較好�？紤]到經(jīng)濟原因，可先在廢水中加入一定量的造紙白泥初步調節pH，然后加入石灰，進(jìn)一步調節pH，以提高絮凝效果。
2.3第二階段中和實(shí)驗
向投加了3.4g白泥處理后的廢水中再加入石灰，調節pH和絮凝Fe2+，采用常溫中和5min的方法，當石灰投加量分別為0、0.15、0.25、0.35、0.45、0.5g時(shí)，pH分別為5.61、5.95、6.41、7.25、9.41、13.75，可見(jiàn)，當石灰投加質(zhì)量為0.35g時(shí)，即m（廢水）∶m（石灰）=1000∶1.4，鈦白廢水pH為7.25，達到排放要求。
2.4第一、第二階段中和實(shí)驗結果綜合分析
第一階段中和實(shí)驗后，有少量淺綠色絮凝物，滴鐵氰化鉀后呈藍色；第二階段中和實(shí)驗后，有大量淺綠色絮凝物，滴鐵氯化鉀后呈綠色。結果發(fā)現，當先投加造紙白泥，后投加石灰時(shí)，Fe2+去除不明顯，在廢水中鐵較多以Fe2+的形式存在，當pH呈中性或微堿性且有氧存在時(shí)，可溶性的Fe2+能迅速氧化成Fe3+。對于Fe2+的去除，通常采用曝氣法，使Fe2+轉化為Fe3+，最終形式Fe（OH）3沉淀除去。
2.5曝氣條件
曝氣條件包括曝氣量和曝氣時(shí)間。設定曝氣量為3.3L/min，考察曝氣時(shí)間對處理效果的影響，結果見(jiàn)表1。
由表1可知，曝氣量為3.3L/min，曝氣時(shí)間為30min時(shí)，廢水中的Fe2+基本除盡。
2.6全流程實(shí)驗
根據上述實(shí)驗所確定的各工藝參數進(jìn)行了全流程的實(shí)驗。先在200mL廢水中加入3.4g造紙白泥，以320r/min攪拌15min后，再加入0.35g石灰，常溫中和5min，曝氣30min，靜置5min，結果見(jiàn)表2。
由表2可知，Fe2+基本被除盡，經(jīng)檢測出水Fe2+質(zhì)量分數＜0.01%，水質(zhì)無(wú)色透明，pH達到7.25，出水指標達到《國家污水綜合排放標準》GB8978—2002的二級排放要求。該標準并未規定總鐵排放標準，各個(gè)地方環(huán)保排放標準的規定似未統一，有的規定：現有企業(yè)的Fe2+排放指標為10mg/L，上述處理液Fe2+質(zhì)量濃度達到排放要求。另外將生成的沉淀蒸發(fā)、烘干，稱(chēng)其質(zhì)量為5.11g，測定其中的成分CaSO4的質(zhì)量分數為86.31%，大量生產(chǎn)時(shí)可考慮利用其制石膏或建材。
2.7采用造紙白泥為中和劑的前景分析
在實(shí)際生產(chǎn)當中，采用造紙白泥還是石灰治理酸性廢水，最主要考慮的是運行費用。石灰的售價(jià)大約為450元/t，而造紙白泥是紙漿廠(chǎng)產(chǎn)生的廢渣，紙漿廠(chǎng)基本上可以免費提供，白泥在價(jià)格方面具有相當大的優(yōu)越性。紙漿廠(chǎng)所排放的白泥含水量≤40％，實(shí)際生產(chǎn)當中采用造紙白泥的投加運輸成本是采用石灰的1.9倍，因此在運輸過(guò)程中造紙白泥的運輸費用要高出石灰運輸費用近1倍。石灰在使用過(guò)程中需要熟化，生成氫氧化鈣，并配制成質(zhì)量分數為10％的Ca（OH）2溶液，因此會(huì )增加一定成本，造紙白泥本身成分即為CaCO3，而且具有顆粒細小的特點(diǎn)，因此不需要進(jìn)行熟化處理。從運行成本上來(lái)講先投加白泥有明顯的優(yōu)勢�？梢�(jiàn)，采用造紙白泥和石灰分段處理可以有效地降低污水處理成本，具有較好的應用前景。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3結論
（1）針對鈦白粉廠(chǎng)酸性廢水和造紙白泥的特點(diǎn)，采用兩段中和+曝氣沉淀工藝處理鈦白廢水，即第一階段中和時(shí)間為15min，反應溫度為常溫，m（廢水）∶m（造紙白泥）=1000∶13.6，處理后廢水pH為5.61。第二階段的實(shí)驗是在第一階段基礎上再投加石灰m（廢水）∶m（石灰）=1000∶1.4，常溫中和5min，曝氣30min后靜置5min，出水pH為7.25，Fe2+質(zhì)量分數＜0.1%，出水指標達到《國家污水綜合排放標準》GB8978—2002的二級排放要求。
（2）采用造紙白泥和石灰分段中和鈦白廢水可以有效地降低污水處理成本，同時(shí)去除廢水中的Fe2+、SO42-，曝氣可以加速Fe2+的氧化。
