瑞典特夫洛tapflo隔膜泵應(yīng)用領(lǐng)域
TAPFLO氣動(dòng)隔膜泵簡(jiǎn)介：
Tapflo系列泵是現(xiàn)今市場(chǎng)上使用廣泛的泵產(chǎn)品之一。它們能在許多應(yīng)用裝置上以多種不同的方式安裝使用。憑借緊湊、可靠的設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單方便的操作，Tapflo氣動(dòng)隔膜泵能適應(yīng)高強(qiáng)度的工業(yè)用泵需求
主要型號(hào)：
TR20PTT、T50PTT、TT50PTT、T100PTT、TT50PTT、TX70ATT、TX120ATT、T100、T200、T800、TR9、TR20、T30、T80、T125、T225、T425、T25、T70、T120、T220、T420、T820、TX94、TX144、TX244、TR20 TTT-7PV
TAPFLO氣動(dòng)隔膜泵應(yīng)用領(lǐng)域
水處理：
泵送水樣，投配酸、堿藥劑控制PH值。輸送絮凝劑，混懸劑，化學(xué)試劑及污泥。泵體材質(zhì)可耐鹽酸、化鐵及很多其他化學(xué)成分。
油漆，印刷及涂料行業(yè)：
輸送水溶性和溶劑型的油漆、油墨、涂料、膠水、粘合劑及各種溶劑。在印刷行業(yè)里主要應(yīng)用于油墨的輸送、再循環(huán)和調(diào)配。
衛(wèi)生級(jí)應(yīng)用：
輸送食品，例如：湯，奶油，糖漿，牛奶，酸奶，調(diào)味劑，酒精，巧克力，生面糊，醬料，漿糊，香水和牙膏等。也可在CIP系統(tǒng)中輸送清洗劑。
機(jī)械工業(yè)：
輸送油類，油脂，潤(rùn)滑劑，冷卻液，清洗劑，溶劑及廢料等。
造紙業(yè)：
輸送膠水，硅酸鈉，顏料及鈦氧化物等。亦可用于漂白產(chǎn)品，取樣及污水處理。
化工行業(yè)：
輸送各種酸、堿液體，酒精，溶劑，化學(xué)廢液及剪切力敏感性介質(zhì)，例如：懸浮液和感光乳劑等。
表面處理業(yè)：
從儲(chǔ)存槽、罐及液池中輸送各類化學(xué)液體，例如酸洗、電鍍和脫脂等。也可處理廢料。
瑞典Tapflo氣動(dòng)泵TR9 PTT強(qiáng)勢(shì)供應(yīng)
瑞典Tapflo氣動(dòng)泵TR9 PTT強(qiáng)勢(shì)供應(yīng)
針對(duì)制漿造紙廢水芬頓氧化過程產(chǎn)生的富鐵污泥含鐵量高的優(yōu)勢(shì)，及其易引起混合污泥脫水困難的問題，提出對(duì)富鐵污泥進(jìn)行酸處理溶出其中的Fe3+，以用作污泥調(diào)理劑的資源化利用新思路。采用元素分析儀、X射線熒光分析儀（XRF）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）等分析富鐵污泥的組成，采用X射線衍射儀（XRD）和X射線光電子能譜儀（XPS）分析富鐵污泥中鐵元素的存在形式；以鐵的溶出率和酸消耗量為指標(biāo)優(yōu)化酸處理富鐵污泥的反應(yīng)條件，以污泥比阻的降低程度為指標(biāo)評(píng)價(jià)制得的污泥調(diào)理劑的調(diào)理效果，并與FeCl3進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：富鐵污泥中鐵含量可達(dá)39.32%，主要以三價(jià)的水合氧化鐵形式存在；常溫下富鐵污泥酸處理的優(yōu)化條件是硫酸與絕干富鐵污泥的質(zhì)量比為0.91g/g，反應(yīng)時(shí)間為180min，在此條件下鐵溶出率可達(dá)57.24%。經(jīng)酸處理后的富鐵污泥制得的調(diào)理劑在投加量為城市污水處理廠剩余污泥干質(zhì)量的3.40%（以鐵計(jì)）時(shí)，可將污泥比阻降為其初始值的17.90%，與FeCl3的污泥調(diào)理效果相當(dāng)，這說明該方法是制漿造紙廠富鐵污泥資源化利用的一種可行工藝。
關(guān)鍵詞：富鐵污泥；污泥調(diào)理；制漿造紙廢水；污泥比阻
為滿足《制漿造紙工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544－2008）的要求，國內(nèi)很多制漿造紙廠采用芬頓氧化法作為廢水深度處理方法[1-4]，其原理是在強(qiáng)酸性條件下，利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的氫氧自由基（•OH），引發(fā)和傳遞自由基鏈反應(yīng)，氧化分解污水中的難降解有機(jī)物質(zhì)[5-6]。在芬頓氧化及后續(xù)的中和過程中，鐵催化劑會(huì)以污泥形態(tài)與處理后的廢水分離，這類污泥的含鐵量可高達(dá)40%[7]，故稱為富鐵污泥。富鐵污泥產(chǎn)量占制漿造紙廠污泥總量的20%左右。目前，造紙廠一般將富鐵污泥與初沉和剩余污泥混合后加藥脫水[1]，但由于富鐵污泥絮體細(xì)小，污泥脫水所用的板框壓濾機(jī)濾布和濾板孔眼容易被堵塞，污泥調(diào)理劑的用量也會(huì)增加，導(dǎo)致混合污泥脫水困難，這成為制漿造紙廠污泥處理中的普遍問題。此外，富鐵污泥還含有一些重金屬元素、鹵化物及有機(jī)質(zhì)等，處置不當(dāng)會(huì)造成二次污染[7]。Qiang等系統(tǒng)研究了采用電化學(xué)方法還原Fe3+為Fe2+的條件，目的是將還原后的Fe2+重新返回芬頓過程，以減少Fe2+的消耗量[8]。但是，還原后混合液的循環(huán)回用會(huì)導(dǎo)致污泥中難降解有機(jī)物的釋放、積累和鹽分的積累，從而降低芬頓氧化和后續(xù)電化學(xué)還原的效率[9]。制漿造紙廠的混合污泥和城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥一般采用聚丙烯酰胺作為污泥脫水的調(diào)理劑。美國水環(huán)境聯(lián)合會(huì)編制的指南指出，隨著濃縮和脫水系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，雖然聚合物成為普遍使用的污泥調(diào)理劑，但FeCl3和石灰等無機(jī)化學(xué)調(diào)理劑仍在轉(zhuǎn)鼓真空過濾和凹板式壓濾機(jī)中大量使用[10]。目前，為達(dá)到脫水污泥含水率低于60%的指標(biāo)，制漿造紙廠通常采用板框壓濾機(jī)作為污泥脫水機(jī)械，因此鐵鹽作為調(diào)理劑具有巨大的應(yīng)用潛力。此外，在進(jìn)行污泥調(diào)理時(shí)，有機(jī)聚合物形成的絮體只能穩(wěn)定幾分鐘，而采用無機(jī)調(diào)理劑時(shí)，形成的絮體能穩(wěn)定數(shù)小時(shí)[10]，從而能夠在長(zhǎng)達(dá)4h的壓濾周期內(nèi)保證較低的污泥比阻，提高脫水效率。由于運(yùn)行成本高，不論是作為預(yù)處理還是深度處理手段，生產(chǎn)規(guī)模的芬頓氧化案例并不多見[11]，而作為該工藝的副產(chǎn)品，富鐵污泥是一種新的污泥類型。本文先對(duì)這種富鐵污泥的性質(zhì)進(jìn)行了研究，針對(duì)富鐵污泥含鐵量高的優(yōu)勢(shì)，及其易引起脫水困難的問題，提出了一種富鐵污泥資源化利用的新思路，即將富鐵污泥進(jìn)行酸處理，溶出其中的Fe3+，并將其作為一種無機(jī)調(diào)理劑用于污泥的調(diào)理，以提高污泥的脫水性能，降低傳統(tǒng)污泥調(diào)理劑的投加量，使得富鐵污泥變成一種資源，而不是制漿造紙廠的負(fù)擔(dān)。
1材料與方法
1.1污泥來源與分析
實(shí)驗(yàn)所用富鐵污泥取自河北省某廢紙制漿造紙廠污水處理站的芬頓反應(yīng)池中，取后于4℃密閉冷藏。污泥樣品經(jīng)4000r/min離心并在103~105℃下烘干后，采用元素分析儀（ElementarVarioELcube，德國）分析其中的C、H、O、N、S元素，采用X射線熒光光譜儀（XRF，BrukerS4PIONEER，德國）分析金屬元素；稱取適量樣品，用硝酸和鹽酸消解后采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，ShimadzuICPE-9000，日本）測(cè)試含鐵量；采用X射線衍射儀（XRD，PANalyticalX’pertPRO，荷蘭）分析樣品的物相。樣品冷凍干燥后采用X射線光電子能譜儀（XPS，KratosAXISULTRADLD，英國）分析污泥中鐵元素的價(jià)態(tài)，X射線源為AlKα。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
將富鐵污泥在4000r/min條件下離心10min，測(cè)得此時(shí)污泥含水率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為84.23%。稱取10.0g污泥，與一定濃度和體積的硫酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定反應(yīng)結(jié)束后溶液中鐵的濃度，并根據(jù)污泥總鐵含量計(jì)算鐵的溶出率，以此為主要參數(shù)，評(píng)價(jià)反應(yīng)時(shí)間、硫酸與富鐵污泥配比等因素對(duì)酸處理富鐵污泥效果的影響，優(yōu)化富鐵污泥的酸處理?xiàng)l件。在優(yōu)化條件下對(duì)富鐵污泥進(jìn)行酸處理，將處理后的混合液用于調(diào)理西安市某污水處理廠的剩余污泥，在35.5kPa的真空壓力下測(cè)定調(diào)理后污泥的比阻[12]，分析污泥調(diào)理效果，并與FeCl3和陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）的調(diào)理效果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)過反滲透處理的超純水，原子吸收分析所用的試劑均為優(yōu)級(jí)純，其余試劑為分析純。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1富鐵污泥的性質(zhì)
2.1.1元素組成與鐵含量分析采用元素分析儀和XRF對(duì)富鐵污泥的元素組成進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。根據(jù)表1的結(jié)果，富鐵污泥中C、H、O、N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9.74%、2.10%、43.8%和1.14%，其中O含量高，應(yīng)該主要是與污泥中的無機(jī)元素結(jié)合形成了氫氧化物和氧化物。C一般主要來自有機(jī)物，富鐵污泥含C說明污泥中含有一定量的有機(jī)物，而污泥的揮發(fā)性物質(zhì)與總固體質(zhì)量比的測(cè)定結(jié)果為28.66%，也可以證實(shí)這一點(diǎn)。富鐵污泥中的有機(jī)物除了少部分來自芬頓處理后中和絮凝所投加的CPAM外，主要來自廢水中未被氧化的有機(jī)物，說明雖然芬頓過程產(chǎn)生的OH基的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位高達(dá)+2.80V，但仍難以將很多有機(jī)物*礦化，部分有機(jī)物的去除要依賴芬頓氧化過程產(chǎn)生的Fe3+的混凝沉淀作用[13]。無機(jī)物是富鐵污泥的主要組成部分，ICP-OES測(cè)試結(jié)果表明，富鐵污泥中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.32%，與XRF測(cè)試結(jié)果一致。Benatti等將化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室的廢水進(jìn)行了芬頓氧化，產(chǎn)生的2種富鐵污泥中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.01%和32.42%[7]，與本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近。XRF測(cè)得Si、Ca和Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.88%、0.84%和0.60%，這3種元素都是常用的紙張?zhí)盍先缣妓徕}、高嶺土、鈦白粉的組分。此外，本研究采集的富鐵污泥樣品來源于河北某制漿造紙廠，該廠芬頓氧化工藝中使用的Fe2+催化劑為某鈦白粉廠的副產(chǎn)品，這也是導(dǎo)致Ti含量高的原因。總之，除Fe外，其他元素與制漿造紙行業(yè)的原料和生產(chǎn)過程密切相關(guān)。2.1.2物相分析富鐵污泥的XRD測(cè)試結(jié)果如圖1所示。經(jīng)過103~105℃烘干的粉末表觀呈鐵紅色，但XRD衍射峰不明顯，說明其中的化合物主要為無定形態(tài)。為分析富鐵污泥的物相組成，采用XRD分析了分別經(jīng)270、350和570℃干燥的污泥樣品，結(jié)果見圖1。從圖中可以觀察到，隨著干燥溫度的升高，赤鐵礦（α-Fe2O3）的衍射峰越來越強(qiáng)，570℃時(shí)雜峰已不明顯，說明常溫條件下富鐵污泥中的Fe主要以無定形的鐵氧化物形式存在，結(jié)晶相很少。2.1.3Fe元素價(jià)態(tài)分析為確定富鐵污泥中Fe的價(jià)態(tài)，對(duì)富鐵污泥進(jìn)行了XPS分析，采用C的標(biāo)準(zhǔn)峰位248.8eV進(jìn)行荷電校正，全譜掃描和Fe2p精細(xì)掃描結(jié)果如圖2所示。由圖2a可以看出，表1中XRF分析的主要元素在XPS掃描時(shí)均有響應(yīng)。對(duì)圖2b的Fe2p精細(xì)掃描譜圖用分峰軟件進(jìn)行分峰，參考XPS標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[14]及鐵氧化物XPS的相關(guān)研究[15-19]，根據(jù)峰型、峰位、峰間距、峰面積及衛(wèi)星峰的位置判斷，富鐵污泥中的Fe元素以三價(jià)的水合氧化鐵和α-Fe2O3形式存在，這說明在芬頓氧化過程中Fe2+被氧化為Fe3+。一般認(rèn)為芬頓反應(yīng)后當(dāng)pH需調(diào)6以上進(jìn)行中和時(shí)，F(xiàn)e3+會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，但有研究表明，在某些條件下即使按OH-與Fe3+的物質(zhì)的量比為3:1來投加堿，也未必生成化學(xué)計(jì)量的Fe(OH)3，而是可能生成不定型的水合氧化鐵[20]。溫度升高、pH接近水合氧化鐵等電點(diǎn)的值以及少量Fe2+存在都會(huì)促進(jìn)水合氧化鐵轉(zhuǎn)化為α-Fe2O3[20]。本研究實(shí)測(cè)的富鐵污泥的pH為6.64，Zeta電位為-9.42mV，接近等電點(diǎn)，因此可能會(huì)促進(jìn)生成少量的α-Fe2O3。對(duì)富鐵污泥性質(zhì)的研究表明，F(xiàn)e在富鐵污泥中以三價(jià)形態(tài)存在，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.32%，以Fe2O3計(jì)達(dá)56.17%，屬含鐵富礦，因此富鐵污泥*可以作為一種資源。
2.2富鐵污泥的酸處理
2.2.1反應(yīng)時(shí)間的影響在常溫條件下，采用0.075和0.15mol/L兩種濃度的硫酸2000mL分別在不同反應(yīng)時(shí)間下與10.0g富鐵污泥（含水率84.23%）進(jìn)行反應(yīng)，此時(shí)硫酸與絕干污泥的質(zhì)量比分別為9.3和18.6g/g，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，富鐵污泥中鐵元素的溶出率呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。采用濃度為0.075mol/L的硫酸處理時(shí)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過150min后曲線斜率降低，鐵溶出率的升高趨勢(shì)變緩，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到300min后，富鐵污泥中鐵元素的溶出率趨于穩(wěn)定，達(dá)88.33%；增加硫酸的濃度0.15mol/L時(shí)，反應(yīng)速率明顯加快，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過120min后，富鐵污泥中鐵元素的溶出率已趨于穩(wěn)定，達(dá)90.49%。根據(jù)圖3，確定酸處理富鐵污泥的較佳反應(yīng)時(shí)間為150~180min。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)均選擇180min為酸處理富鐵污泥的反應(yīng)時(shí)間。2.2.2硫酸與污泥配比的影響在常溫條件下，取固定富鐵污泥的質(zhì)量為10.0g（含水率84.23%），分別采用濃度為0.028、0.046、0.074、0.092、0.18、、0.28、0.37和0.75mol/L的硫酸溶液200mL與富鐵污泥進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為180min，并計(jì)算出硫酸與絕干污泥的質(zhì)量比（以下簡(jiǎn)稱酸泥質(zhì)量比）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，隨著酸泥質(zhì)量比的增加（即硫酸濃度增加），富鐵污泥中鐵元素的溶出率呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。當(dāng)酸泥質(zhì)量比上升到0.91g/g時(shí)，富鐵污泥中鐵元素的溶出率為57.24%。繼續(xù)提高酸泥質(zhì)量比，雖然鐵溶出率仍會(huì)增加，但上升趨勢(shì)明顯變緩，因此確定較佳的酸泥質(zhì)量比為0.91g/g。富鐵污泥酸處理實(shí)驗(yàn)表明，常溫下采用硫酸處理富鐵污泥的較佳條件為：酸泥質(zhì)量比0.91g/g，反應(yīng)時(shí)間180min。在該條件下鐵元素的溶出率可達(dá)57.24%。2.3富鐵污泥酸處理后的污泥調(diào)理效果采用上述酸處理?xiàng)l件制備富鐵污泥調(diào)理劑，按照調(diào)理劑中鐵元素質(zhì)量與剩余污泥干質(zhì)量之比（以下簡(jiǎn)稱鐵泥質(zhì)量比）分別為0.60%、1.10%、1.70%、2.30%、2.90%和3.50%的投加量，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥進(jìn)行調(diào)理，同時(shí)采用相同投加量的分析純FeCl3對(duì)剩余污泥進(jìn)行調(diào)理，以驗(yàn)證本文方法制得的污泥調(diào)理劑的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出：由本文方法制得的富鐵污泥調(diào)理劑與FeCl3對(duì)剩余污泥比阻的影響趨勢(shì)一致，隨投加量增大，剩余污泥的比阻降低；當(dāng)鐵泥質(zhì)量比同為3.40%時(shí)，富鐵污泥調(diào)理劑和FeCl3分別可使剩余污泥的比阻降低為初始值的17.90%和15.93%，調(diào)理效果接近，說明采用酸處理富鐵污泥的方法可以高效率地利用溶出Fe3+的調(diào)理性能，大幅度降低剩余污泥的比阻，提高其脫水性能。考慮到目前制漿造紙廠和城鎮(zhèn)污水處理廠主要采用CPAM作為污泥脫水的調(diào)理劑，本文通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了CPAM投加量對(duì)剩余污泥調(diào)理效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。由圖6可以看出，當(dāng)CPAM與剩余污泥的質(zhì)量比達(dá)到0.0936%時(shí)，污泥比阻即降到初始值的16.40%，說明在達(dá)到相近的調(diào)理效果時(shí)，CPAM的投加量低于本文方法制成的調(diào)理劑和FeCl3的投加量，但由于CPAM價(jià)格昂貴，所以采用本文方法制成的調(diào)理劑仍能顯著節(jié)約成本。另外，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）》，僅采用有機(jī)高分子調(diào)理劑時(shí)板框壓濾一般只能達(dá)到65%~75%的含水率，難以穩(wěn)定降到60%以下[21]。
3結(jié)論
（1）制漿造紙廠富鐵污泥中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)39.32%，以Fe2O3計(jì)為56.17%，屬含鐵富礦，具有很高的資源化潛力。富鐵污泥中的鐵元素主要以三價(jià)形式存在，不定型的水合氧化鐵是其主要物相。（2）常溫下優(yōu)化富鐵污泥硫酸溶出條件的實(shí)驗(yàn)表明，較佳的硫酸與絕干富鐵污泥質(zhì)量比為0.91g/g，反應(yīng)時(shí)間為180min，在此條件下富鐵污泥的鐵溶出率可達(dá)57.24%。（3）酸處理富鐵污泥制得的富鐵污泥調(diào)理劑在投加量（以鐵計(jì)）為剩余污泥干質(zhì)量的3.40%時(shí)，可將剩余污泥的比阻降為其初始值的17.90%，與FeCl3的調(diào)理效果相當(dāng)，說明將富鐵污泥回用為污泥調(diào)理劑是制漿造紙廠富鐵污泥資源化利用的一種可行工藝。
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