绿锈混凝沉淀处理隧洞施工污水的研究

绿锈混凝沉淀处理隧洞施工污水的研究
邹卫东
(中铁二十一局集团第六工程有限公司,北京100176)
摘要:隧洞施工过程中会产生大量的污水,若不进行有效处理就排放,将对周围环境产生影响㊂隧洞施工污水是主要以悬浮物和碱性物质为主的无机污染污水,含有少量的COD ㊁石油类㊁NH 3-N 等物质㊂此外,由于普通水泥中含有水溶性六价铬也会进入污水中,使得隧洞施工污水中还含有少量的水溶性六价铬㊂绿锈是一种以Fe (Ⅱ)和Fe (Ⅲ)的氢氧化物的层状结构堆积而成的晶体,具有优异的吸附和混凝性能㊂但是其结构中的Fe (Ⅱ)一旦被氧化,其特殊的结构将被破坏,从而丧失其优异的性能㊂研究发现绿锈在酸性条件下保存,可以有效避免绿锈中的Fe (Ⅱ)被氧化为Fe (Ⅲ),从而提高绿锈的稳定性㊂采用绿锈作为混凝剂,聚丙烯酰胺(PAM )为助凝剂,通过混凝沉淀法可有效去除
隧洞施工污水中的污染物质,处理后的污水可满足排放要求㊂关键词:隧洞污水;混凝;绿锈;重金属
STUDY ON TREATMENT OF TUNNEL CONSTRUCTION SEWAGE BY GREEN
RUST COAGULATION AND SEDIMENTATION
Zou Weidong
(China Railway 21st Bureau Group 6th Engineering Co.Ltd.,Beijing 100176,China)
Abstract :A large amount of sewage will be generated during the tunnel construction process,and if it is not treated
effectively,it will have an impact on the surrounding environment.The tunnel construction sewage is mainly inorganic polluted
sewage which is mainly composed of suspended solids and alkaline substances,and contains a small amount of COD,petroleum,and NH 3-N etc.In addition,since ordinary cement contains water-soluble hexavalent chromium,hexavalent chromium will enter the sewage which induce the tunnel construction sewage also contains a small amount of water-soluble
hexavalent chromium.Green rust is a crystal formed by depositing a layered structure of hydroxides of Fe(Ⅱ)and Fe(Ⅲ)
which induces that it has excellent adsorption and coagulation properties.However,once Fe(Ⅱ)in green rust is oxidized,the
special structure of green rust will be destroyed and lose its excellent performance.It was demonstrated that green rust can be preserved under acidic conditions,which can effectively prevent the oxidation of Fe(Ⅱ)in green rust and improve the stability of green rust.When Green rust is used as a coagulant and PAM as a coagulant,the coagulation and sedimentation method can
effectively remove the pollutants in the tunnel construction sewage,and the treated sewage can meet the discharge requirements.
Keywords :Tunnel construction sewage;Green rust;Coagulation;Heavy metal
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2020
-04-24基金项目:中铁二十一局集团有限公司科研开发项目(16C-6)㊂作㊀㊀者:邹卫东(1988-),男,工程师,主要从事房建㊁铁路施工㊂
0㊀引㊀言
在进行铁路㊁公路和引水工程等基础设施建设时,通常需要大量的隧洞工程㊂隧洞施工过程中不可避免地要产生大量的污水,这些污水主要来源于爆破后的降尘水㊁进行混凝土施工产生的污水㊁机械设备产生的污水以及隧洞穿越不良地质带时产生的涌水等[1,2]㊂隧洞施工污水的污染物及其浓度主要和其施工方式相关,隧洞施工污水的污染物包括:碱性物质㊁固体悬浮物(SS)㊁石油类㊁炸药残余物和重金属㊂隧洞施工废水主要的污染物指标为碱性物质(高pH 值)㊁固体悬浮物(SS)㊁化学需氧量(COD)㊁石油类㊁氨氮(NH 3-N)和总磷(TP )[3]㊂隧洞施工污水以无
机污染物为主,碱性物质和SS是隧洞施工污水最主
要的污染物,污水中的COD和石油类等含量均较低㊂
隧洞在穿越某些富含重金属的地质带时,污水中会出
现相应的重金属[4]㊂此外,隧道施工需要使用大量的普通水泥,如果水泥中含有大量的水溶性六价铬,
在施工过程中,水溶性的六价铬将进入施工污水
中[5,6]㊂不同于三价铬,水溶性六价铬具有较强的毒性,如何去除施工污水中的六价铬也是需要考虑的㊂由于重金属污染的特殊性和严重性,若不进行有效处理并达标排放,将带来严重的环境问题㊂
通常处理水中的固体悬浮物,将污水引入沉淀池
并停留足够的时间,通过自然沉降即可除去大部分的
固体悬浮物㊂也即,采用足够大的沉淀池即可去除隧
洞施工污水中的主要污染物悬浮物SS㊂但是,通常
隧洞开挖地区场地不大,不可能为去除隧洞施工污水
中的大量固体悬浮物而修建大型的沉淀池㊂此外,修
建大型的沉淀池成本较高,从经济上考虑也不现实㊂
目前,混凝沉淀法被证明是处理隧洞施工污水行之有
效的办法之一,根据隧洞施工场地的特点,选择在隧
洞口修筑污水处理设施,将隧洞施工中产生的污水引
出隧洞,注入水处理设施进行处理㊂处理隧洞施工污
水的混凝沉淀工艺主要包括初沉㊁混凝㊁沉淀㊁和过滤
工序[4]㊂用于隧洞施工污水处理的混凝剂主要为铝系和铁系混凝剂㊂氯化铝㊁硫酸铝㊁硫酸铁㊁硫酸亚铁㊁聚合氯化铝和聚合硫酸铁等低分子或高分子的混凝剂,均被证明可以有效去除隧洞施工污水中的SS 和COD,满足排放标准㊂部分混凝剂对单项的石油类㊁NH3-N或者TP的去除率低,但由于隧洞污水自身所含有的石油类㊁NH3-N和TP浓度较低,经混凝沉淀处理后,最终仍能达标排放[7]㊂杨晓盟等人,研究表明在最佳投加量的条件下,高分子的PAC对COD的去除率达到了90%以上,要优于低分子的硫酸铝[8]㊂但是,低分子的硫酸铝和高分子的PAC对于氨氮以及石油类物质的去除率则没有太大的区别㊂总体上,高分子的PAC的混凝效果优于低分子的硫酸铝㊂朱旻航等人,研究了在粗分散体系和胶体态分散体系下的施工污水,常见的铝系和铁系混凝剂被证明可用于隧洞施工污水的处理[9]㊂水泥作为隧洞施工最主要的施工材料,其在水中发生水解后,也具有一定的混凝沉淀作用㊂水泥与水会发生一系列复杂的水化反应,释放出大量的钙离子和铝离子,这些阳离子可以起到压缩胶体颗粒双电层的作用,从而使得胶体容易产生凝聚㊂此外,在碱性环境下释放出来的
钙离子和铝离子会产生沉淀,在产生沉淀的过程中,
可以通过网捕和卷扫的作用将水中的胶体颗粒去
除[7,10]㊂虽然水泥具有易得和廉价的优点,但是,水泥作为混凝剂,在水解过程中释放出的碱性物质会使
得污水呈强碱性,排放前,还需要加入额外的酸来进
行中和㊂由于普通水泥中通常含有水溶性的六价铬,
将水泥作为混凝剂,也会将六价铬释放进入污水中㊂
此外,利用水泥作为混凝剂,生成的污泥量很大㊂所
以,水泥并不适合作为隧洞施工污水处理用的混
凝剂㊂
绿锈(Green rusts,简称GR)是基于Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)阳离子的层状氢氧化合物,在结构上为正负电荷层相交错,堆积成的晶体,正电荷层由阳离子和氢氧根组成,负电荷层由阴离子和水分子组成[11]㊂绿锈是合成各种铁氧化物的亚稳态的中间产物,拥有独特的层状结构,具有优异的吸附混凝能力㊂此外,绿锈拥有大量结构态的Fe(Ⅱ),具有极强的还原活性㊂绿锈是一种处于亚稳中间态的铁的氢氧化物,为了保持其特殊的层状结构与性质,就必须提高绿锈的稳定性㊂为了提高绿锈的稳定性,Ruby等人使用Na2HPO4㊃7H2O作为稳定剂,与铁源和碱源一起通过共沉淀反应,进入绿锈的层状结构中,从而起到稳定绿锈结构的效果[12]㊂Suzuki等人使用Na4SiO4为稳定剂,也可以有效提高绿锈的稳定性,阻止绿锈向铁的氢氧化物转变[13]㊂目前,利用绿锈进行隧洞施工污水处理的研究鲜有报道㊂本文将绿锈作为混凝剂,采用混凝沉淀法对隧洞施工污水进行处理,考察不同pH下绿锈的稳定性及其对混凝沉淀效果的影响㊂1㊀实验部分
1.1㊀绿锈的制备及其稳定性研究
1.1.1㊀绿锈的制备方法
1)配制pH值为4的硫酸水溶液,将100克FeSO4㊃7H2O溶解在一升的该酸性水溶液中; 2)在机械搅拌下,向分散了活性碳的FeSO4㊃7H2O酸性溶液中,缓慢滴加2M NaOH溶液,控制pH值在8~9之间,搅拌3分钟,静置半小时㊂3)向制得的绿锈中加入0.05mol/L的硫酸溶液,调节至不同的pH值,密封保存,待用㊂
1.1.2㊀绿锈在不同pH值下的稳定性
绿锈在空气状态下易被空气缓慢氧化,绿锈中的Fe(Ⅱ)最终转变为Fe(Ⅲ),绿锈将失去其具有的特
殊结构与性质,所以利用绿锈作为混凝剂去除隧洞施工污水中的污染物,要么在使用前现场制备绿锈,要么就必须提高绿锈的稳定性,使得绿锈能够长时间避免被空气氧化,从而保持其结构与性质㊂
向制备好的绿锈中滴加0.05M的硫酸溶液,将pH分别调节到不同的pH值下,在空气氛围下静置一个月,观察不同pH值下绿锈颜色的变化并检测不同pH值下绿锈中Fe(Ⅱ)/Fe T比值㊂
1.2㊀混凝实验
混凝实验在六联搅拌器上进行,分别向6个烧杯中加入1L隧洞施工污水,然后向烧杯中加入不同剂量的绿锈作为混凝剂,在150r/min的转速下快速搅拌1min㊂随后,缓慢添加浓度为1g/L的聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,PAM的投加量在5~10mL,在50转/分钟的转速下慢速搅拌3分钟后停止搅拌㊂静置30min后,固液分离,取上清液进行水质分析,包括pH值㊁固体悬浮物(SS)㊁化学需氧量(COD)㊁石油类㊁氨氮(NH3-N)㊁总磷(TP)和六价铬(Cr6+)㊂1.3㊀检测方法
污水中的固体悬浮物(SS)采用烘干称量法进行检测;COD采用标准重铬酸钾氧化法进行检测;石油类采用红外分光光度法进行检测;NH3-N采用纳氏试剂分光光度法进行检测;TP采用钼酸铵分光光度法进行检测;水溶性Cr6+采用二苯碳酰二肼分光光度法进行检测㊂绿锈中的Fe(Ⅱ)含量采用邻菲啰啉分光光度法(试行)(HJ/T345 2007)进行检测,总铁(FeT)采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)进行分析检测㊂
2㊀结果与讨论
向制备好的绿锈中滴加0.05M的硫酸溶液,将pH分别调节到4.23㊁5.43㊁6.21㊁7.03和8.13,在空气氛围下静置1个月,检测不同pH值下绿锈中Fe(Ⅱ)/Fe T比值,其结果见图1㊂当绿锈保存在弱碱性条件下,pH值为7.03和8.13时,绿锈中的Fe(Ⅱ)完全转变为Fe(Ⅲ)㊂pH值为6.21,呈弱酸性时,Fe(Ⅱ)/Fe T比值为0.06㊂继续滴加酸,当pH 值为5.43时,Fe(Ⅱ)/Fe T比值快速升到0.63㊂当pH值为4.23时,Fe(Ⅱ)/Fe T比值甚至达到了0.91㊂根据不同pH值下,绿锈中的Fe(Ⅱ)/Fe T比值,可以推断出在酸性条件下可以防止Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),有利于绿锈的稳定性,有利于绿锈的保存㊂分别在pH为4.23㊁5.43㊁6.21㊁7.03和8.13下保存的绿锈,具有不同的颜色㊂在pH值4.23下保存的绿锈,仍然保持绿锈的蓝绿色,随着pH值的不断增加,绿锈中的Fe(Ⅱ)不断减少,使得绿锈逐渐由蓝绿色变成黄色,最终变成Fe(Ⅲ)的红棕色㊂通过绿锈的颜色变化,就可以很直观地了解绿锈中还原性Fe(Ⅱ)的含量的变化情况㊂
图1㊀不同pH值时绿锈中的Fe(Ⅱ)/Fe T比值变化曲线
待处理的隧洞施工污水水质见表1,其主要污染物是SS和碱性物质,其中SS高达877mg/L,pH值为12,是强碱性污水,可见该隧洞施工污水主要是无机污染物㊂COD㊁石油类㊁NH3-N和TP均低于GB 8978 1996中一级标准㊂污水中的水溶性六价铬为0.174mg/L,低于GB8978 1996中第一类污染物排放的最高标准0.5mg/L的限定值,但高于GB 3838 2002Ⅱ类水中0.05mg/L的限定值㊂根据该隧洞施工污水为无机污染物为主的特点,采用混凝沉淀法对其进行处理㊂混凝剂对水中污染物的去除,主要在于混凝剂在污水中是否能形成絮凝体,通过这些絮凝体的对水中污染物的吸附㊁架桥㊁和卷扫等作用,从而去除污染物㊂所以混凝剂投加量在混凝沉淀过程中是非常重要的参数㊂当混凝剂投加量少时,在污水中无法形成足够的絮凝体,从而无法有效去除水中污染物㊂当混凝剂投加量过多时,则会增加污泥量,并且将导致处理成本上升㊂将在不同pH值下保存的绿锈作为混凝剂,分别称取浓度为50,100,200, 300,400mg/L的混凝剂进行混凝实验,分别考察隧洞施工污水中的SS㊁COD㊁石油类㊁NH3-N㊁TP和Cr6+六个指标的变化情况㊂对混凝过程进行仔细观察,当投加量为50mg/L时,由于混凝剂的量较小,所有的混凝剂在污水中形成的絮凝体均较小,沉降现象不明显;当投加量为100mg/L时,混凝剂在污水中快速生成的大量较小的絮凝体;当投加量增加到200~400 mg/L时,快速产生大量的絮凝体,并且产生的絮凝体较大,沉降性好㊂保存在pH值为4.23下的绿锈产
生的絮凝体明显大于其它pH 值下保存的绿锈在污
水中产生的絮凝体㊂
表1　隧洞施工污水的水质
mg /L(pH 除外)项目
pH SS COD 石油类NH 3-N TP
Cr 6
+
施工污水
12877510.2 2.10.20.174GB 8978 1996‘污水综合排放标准一级“
6~970100515
0.50.5GB 3838 2002‘地表水环境质量标准Ⅱ类水“
6~9
-15
0.05
0.50.10.05㊀㊀图2是不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的SS 去除率的比较㊂隧洞施工污水中的SS 均随着混凝剂投加量的增加而降低㊂显然保存在pH 值为4.23下的绿锈有优异的SS 去除能力要由于其他pH 值下保存的绿锈㊂观察混凝现象发现,保存pH 值为4.23的绿锈一旦进入强碱性的隧洞施工污水中,会立刻快速地生成较大的絮凝体,即使在投加量较小(50mg /L)的时候,仍然能形成大量的絮凝体㊂其他
pH 值下保存的绿锈投加到隧洞施工污水中,形成的
絮凝体相对较小,一直到投加量超过100mg /L 后,才出现大量较小的絮凝体㊂当保存在pH 值为4.23下的绿锈的投加量为200mg /L 时,SS 的去除率接近
95%㊂继续增加投加量,SS 的去除率并没有随投加量的增加而继续增加
㊂
ʏ 绿绣,pH =4.23; Ә 绿绣,pH =5.43; һ 绿绣,pH =6.21;
▼ 绿绣,pH =7.03; ◀ 绿绣,pH =8.13㊂
图2㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的SS 去除率的比较
分别在pH 为4.23㊁5.43㊁6.21㊁7.03和8.13下保存的绿锈,不仅呈现出不同的颜色,还呈现出不同的疏松程度㊂在向绿锈中滴加酸,调节绿锈的pH 值到4.23的过程中,观察到绿锈发生了部分溶解的情况㊂经过较长时间的保存后,绿锈不仅颜色保持了最初的蓝绿色,仍然保持了最初的疏松的状态,但是随着pH 的增加,底部的固体不仅颜色逐渐变为三价铁的红色,还从最初的疏松的絮状沉淀逐渐变得紧实㊂这一转变过程,说明疏松的层状结构的绿锈在较高的pH 值下,逐渐被空气中的氧气氧化为三价铁的氢氧化物(针铁矿或纤铁矿),从而丧失了绿锈的特殊结
构与性质,这应该是保存在pH 值为6.21㊁7.03和
8.13下的绿锈去除SS 能力大幅度降低的原因㊂
图3是不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的
COD 去除率的比较㊂所有混凝剂对污水中COD 的去除率随着投加量的增加而增加㊂保存在pH 值为4.23下的绿锈拥有比在其它pH 值下保存的绿锈更
优异的去除COD 的能力㊂当投加量达到200mg /L 时,保存在pH 值为4.23下的绿锈对COD 的去除率达到了73.7%,再继续增加投加量,COD 的去除率的变化已经不大㊂保存在pH 值为5.43㊁6.21㊁7.03和
8.13下的绿锈对隧洞施工污水中的COD 的去除率
普遍低于60%㊂将pH 值为4.23的酸性条件下保存的绿锈,投加进强碱性的隧洞施工污水中,立刻会快速地生成大量絮凝体,并且这些蓬松的絮凝体的尺寸较大,这些快速形成的尺寸较大的絮凝体有利于对污水中COD 的去除㊂保存在pH 值为5.43㊁6.21㊁7.03和8.13下的绿锈在隧洞施工污水中,形成的絮凝体数量少且尺寸较小,不利于去除污水中的
COD㊂
ʏ 绿绣,pH =4.23; Ә 绿绣,pH =5.43; һ 绿绣,pH =6.21;
▼ 绿绣,pH =7.03; ◀ 绿绣,pH =8.13㊂
图3㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的COD 去除率的比较
待处理的隧洞施工污水中石油类物质的含量仅为0.2mg /L,远低于污水综合排放标准(GB 8978
1996)中一级标准(5mg /L),但高于而地表水环境
质量标准(GB 3838 2002)Ⅱ类水的排放标准
(0.05mg /L)㊂图4是不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的石油类去除率的比较㊂所有混凝剂对污水中石油类的去除率随着投加量的增加而增加,但随着投加量的增加,去除率的增加变得越来越缓慢㊂保
存在pH 值为4.23下的绿锈对污水中石油类物质的去除效果要优于其它pH 值下保存的绿锈㊂当投加量达到200mg /L 时,保存在pH 值为4.23下的绿锈
对石油类的去除率达到了67%㊂当投加量达到300mg /L 时和400mg /L,保存在pH 值为4.23下的
绿锈对石油类的去除率均在75%左右,也即再继续增加绿锈的投加量,对石油类物质的去除效果并没有明显的提升㊂由于隧洞施工污水中石油类污染物含量较低,并不是最主要的污染物,如果进一步加强机械管理维护,隧洞施工污水中的石油类污染物会进一步降低
㊂
ʏ 绿绣,pH =4.23; Ә 绿绣,pH =5.43; һ 绿绣,pH =6.21;
▼ 绿绣,pH =7.03; ◀ 绿绣,pH =8.13㊂
图4㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的石油类去除率的比较
图5为不同混凝剂在不同投加量下,对隧洞施工
污水中的NH 3-N 的去除率的变化情况㊂混凝剂对污水中NH 3-N 的去除率均随着投加量的增加而增加,但总体对污水中NH 3-N 的去除率并不高,显然去除污水中的NH 3-N 并不容易㊂当混凝剂投加量为50mg /L 时,所有混凝剂对NH 3-N 的去除率仅为10%
左右㊂保存在pH 值为4.23下的绿锈的投加量需要达到300mg /L 后,隧洞施工污水中的NH 3-N 的去除率才能达到70%㊂保存在pH 值为4.23下的绿锈对污水中NH 3-N 的去除效果要优于在其它pH 值下保存的绿锈㊂在其它pH 值下保存的绿锈,去除隧洞施工污水中的NH 3-N 的能力没有明显的差异㊂
图6为不同混凝剂在不同投加量下,对隧洞施工
污水中的TP 的去除率的变化情况㊂待处理隧洞施工污水中,TP 的浓度仅为0.2mg /L,远低于GB
8978 1996中一级标准(0.5mg /L),但略高于GB
3838 2002Ⅱ类水的排放标准(0.1mg /L)㊂混凝剂对污水中TP 的去除率均随着投加量的增加而增加㊂保存在pH 值为4.23和5.43下的绿锈对污水中TP 的去除效果要优于其它pH 值下保存的绿锈㊂
在
ʏ 绿绣,pH =4.23; Ә 绿绣,pH =5.43; һ 绿绣,pH =6.21;
▼ 绿绣,pH =7.03; ◀ 绿绣,pH =8.13㊂
图5㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的NH 3-N 去除率的比较
pH 值为6.21㊁7.03和8.13下保存的绿锈,对隧洞施工污水中TP 的去除率均低于
50%㊂
ʏ 绿绣,pH =4.23; Ә 绿绣,pH =5.43; һ 绿绣,pH =6.21;
▼ 绿绣,pH =7.03; ◀ 绿绣,pH =8.13㊂
图6㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的TP 去除率的比较
待处理污水中水溶性六价铬的浓度为0.174mg /L,低于GB 8978 1996中一级标准的0.5mg /L
的限定值,但高于GB 3838 2002Ⅱ类水的0.05
mg /L 的限定值㊂图7为不同混凝剂在不同投加量下,对隧洞施工污水中的水溶性六价铬的去除率的变
化情况㊂保存在pH 值为4.23下的绿锈对隧洞施工污水中的水溶性六价铬具有明显的去除效果,明显优于在其它pH 值下保存的绿锈㊂之所以保存在pH 值为4.23下的绿锈有优异的六价铬去除效果,主要是
两方面的原因导致的㊂首先,绿锈独特的层状结构使得绿锈具有优异的吸附能力,有利于绿锈吸附污水中的金属离子㊂其次,在pH 值为4.23下的绿锈在保
存了较长时间后,其Fe (Ⅱ)/Fe T 比值甚至达到了
0.91,说明在此pH 值下,绿锈中大部分的Fe(Ⅱ)没有被氧化为Fe(Ⅲ),而绿锈中结构态的Fe(Ⅱ)具有很强的还原性,可将隧洞施工污水中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)㊂在碱性的隧洞施工污水中,Cr(Ⅲ)将生成Cr(OH)3的沉淀,随着绿锈在污水中产生的絮凝
体一起沉淀,从而去除污水中的水溶性六价铬㊂Cr(Ⅵ)+3Fe(Ⅱ)ңCr(Ⅲ)+3Fe(Ⅲ)(1)
Cr(Ⅲ)+3OH-ңCr(OH)3(S)(2)
ʏ 绿绣,pH=4.23; Ә 绿绣,pH=5.43; һ 绿绣,pH=6.21;
▼ 绿绣,pH=7.03; ◀ 绿绣,pH=8.13㊂
图7㊀不同混凝剂在不同投加量下,对污水中的水溶性
六价铬去除率的比较
㊀㊀其他pH值下保存的绿锈对隧洞施工污水中的水溶性六价铬去除能力远低于在pH值为4.23下的绿锈㊂由于在其它pH值下保存的绿锈,由于Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),丧失了还原能力,所以就不具备将水溶性Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)的能力㊂在这种情况下,隧洞施工污水中的铬是以水溶性Cr(Ⅵ)的形式存在,而Cr(Ⅵ)在碱性条件下是不能产生沉淀的㊂也即,隧洞施工污水中的六价铬只能通过其它诸如吸附等方式去除,而不能通过产生沉淀这种更为彻底的方式去除,这就导致了去除水溶性六价铬变得很困难㊂此外,由于绿锈中的Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),绿锈原本独特的层状结构也就发生了变化,这也影响了对水溶性六价铬的吸附㊂
3㊀结㊀论
由于绿锈在空气氛围下,绿锈中的结构态Fe(Ⅱ)易被氧化为Fe(Ⅲ),使得绿锈完全转化为三价铁的氢氧化物,从而失去其独特的层状结构和还原性,最终导致绿锈丧失其优异的吸附混凝性能㊂若要利用绿锈作为混凝剂去除隧洞施工污水中的污染物,要么在使用前现场制备绿锈,要么就必须提高绿锈的稳定性,保持其结构与性质㊂通过大量不同的尝试,实验发现通过调整绿锈的pH值,即可有效调控绿锈的稳定性㊂
1)绿锈的稳定性随着pH值的降低而增加,在中㊀㊀性条件下保存,绿锈中的Fe(Ⅱ)被完全氧化为Fe(Ⅲ),绿锈也从蓝绿色转变为Fe(Ⅲ)氢氧化物的红棕色㊂绿锈保存在pH值为4.23的状态下一个月,Fe(Ⅱ)/Fe T比值甚至仍然可以达到了0.91㊂酸性条件下可以防止Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),有利于绿锈的稳定性,有利于绿锈的保存㊂
2)相对于在中性条件下保存的绿锈,在pH值为4.23下保存的绿锈具有更加优异的混凝沉淀效果㊂绿锈达到200mg/L时,快速产生大量的絮凝体,并且产生的絮凝体较大,沉降性好㊂
3)pH值为4.23下保存的绿锈对隧洞污水中SS㊁COD㊁石油类㊁NH3-N和TP的去除能力均优于在中性条件下保存的绿锈㊂
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