在石化、機械加工、食品等行業產生的含油廢水中，乳化油的處理一直是技術難點。本文通過系統的實驗研究，探討聚合硫酸鐵（PFS）對含油廢水的處理效果，分析關鍵影響因素，并建立優化工藝參數，為工程應用提供理論依據。

一、實驗材料與方法

1. 廢水特性

• 來源：某機械加工廠乳化液廢水

• 主要指標： - 油含量：320-580mg/L（紅外測油法） - COD：1500-2500mg/L - pH值：8.5-9.2 - Zeta電位：-35mV

• 油滴粒徑分布： - <2μm：65% - 2-10μm：25% - >10μm：10%

2. 實驗藥劑

• 聚合硫酸鐵（工業級）： - Fe³?含量：11.2% - 鹽基度：12.5% - 密度：1.48g/cm³

• 對比藥劑： - PAC（Al?O?含量30%） - 陽離子PAM（分子量1200萬）

3. 實驗裝置

• 六聯攪拌機（G值可調）

• 激光粒度分析儀（測量范圍0.01-2000μm）

• 三維熒光光譜儀（油種鑒別）

二、單因素實驗結果

1. 投加量影響

• 實驗條件：pH=7，快攪300rpm/1min，慢攪50rpm/15min

• 數據記錄：

• 結論：較佳經濟投加量150mg/L

2. pH值影響

• 固定PFS投加量150mg/L

• 關鍵發現： - pH=6-8時除油率>90% - pH>9時效率驟降至70% - pH=7.2時出現峰值（93.6%）

3. 攪拌條件優化

• 梯度實驗： - 快攪強度：200-400rpm - 慢攪時間：10-30min

• 較優參數： - 快攪350rpm/1.5min - 慢攪60rpm/20min - 沉降30min

三、復配工藝研究

1. 與PAM聯用效果

• 實驗方案： - PFS 100mg/L + PAM 0.5-2mg/L

• 效果對比： - 單獨PFS：除油率85.7% - 復配PAM 1mg/L：除油率96.3% - 絮體尺寸增大3-5倍

2. 氧化劑協同作用

• 采用H?O?/PFS組合： - H?O?投加50mg/L - 除油率提升至98.5% - COD去除率提高22個百分點

• 作用機理： - 破乳作用（·OH自由基） - 氧化降解溶解性有機物

3. 溫度影響實驗

• 溫度梯度：10-50℃

• 重要發現： - 低溫（10℃）仍保持85%效率 - 較佳溫度范圍25-40℃ - 高溫（>45℃）導致絮體破碎

四、機理分析

1. 破乳過程觀察

• 高速攝影記錄： - 0-30s：油滴聚集 - 1-2min：絮體網絡形成 - 5min：明顯油水分離

• Zeta電位變化： - 原水：-35mV - 投藥后：+5mV（有效電中和）

2. 絮體特性

• 顯微觀察： - 絮體密度1.15g/cm³ - 平均粒徑150-200μm

• 沉降性能： - 界面沉降速度3.2m/h - 比鋁鹽絮體快40%

3. 光譜分析

• 三維熒光顯示： - 蛋白質類物質去除率91% - 溶解性油類去除88%

• FTIR檢測： - -CH?-特征峰減弱 - C=O鍵斷裂證據

五、對比實驗

1. 與PAC性能對比

2. 經濟性分析

• 處理成本： - PFS方案：0.48元/噸 - PAC方案：0.62元/噸

• 污泥處置費節約30%

3. 殘留金屬對比

• 出水鐵離子：0.28mg/L

• 鋁離子：0.15mg/L（接近飲用水標準）

六、工藝參數優化

1. 響應面法優化

• 選取因素： - PFS投加量（X?） - pH（X?） - PAM投加量（X?）

• 模型方程： Y=92.6+5.2X?+3.8X?+4.1X?-1.2X?X?

• 較優解： - PFS 158mg/L - pH 7.1 - PAM 1.2mg/L - 預測除油率97.3%

2. 驗證實驗

• 三次重復實驗： - 實際除油率96.8%-97.5% - COD從2350mg/L降至68mg/L - 出水油含量<15mg/L

七、工程應用建議

1. 工藝路線

• 推薦流程： 調節池→快混池（PFS）→慢混池（PAM）→斜板沉降→過濾

• 關鍵控制點： - ORP維持在150-200mV - G值梯度：300→80→20s?¹

2. 設備選型

• 加藥系統： - 防腐材質（PP或316L） - 計量泵精度±1%

• 污泥脫水： - 選用板框壓濾機 - 含水率可達75%

3. 異常應對

• 高濃度沖擊： - 應急投加H?O? 100-200mg/L

• 低溫運行： - 增加PAM至1.5mg/L - 延長沉降時間50%

八、技術經濟分析

1. 投資估算

• 1000噸/日處理系統： - 藥劑系統：25萬元 - 土建改造：80萬元 - 自動化控制：35萬元

2. 運行成本

• 直接費用： - 藥劑費：0.5元/噸 - 電耗：0.3元/噸

• 年節約： - 比原工藝減少12萬元 - 污泥處置費降40%

3. 案例數據

• 某汽車廠應用： - 投資回收期2.3年 - 年減排廢油35噸 - 回用率提升至85%

結論與展望

實驗證實聚合硫酸鐵處理含油廢水具有破乳效果好、沉降速度快、污泥量少等優勢。較佳工藝條件為：PFS 158mg/L，pH7.1，PAM 1.2mg/L，此時除油率達97%以上。建議行業：開發PFS基復合藥劑；優化自動控制系統；加強污泥資源化研究。該技術有望在機械加工、石化等行業推廣應用，解決乳化油廢水處理難題。