钢铁酸洗废液是钢铁厂与电镀厂为了提高钢铁表面质量，使用硫酸、盐酸等其他酸作为清洗剂进行表面处理而产生的酸洗废液，据统计，欧盟钢铁厂每年约产生300000m3的酸洗废液，而且随着我国钢铁产业的蓬勃发展，钢铁酸洗废液的排放量迅速增。钢铁酸洗废液中富含酸、铁资源，目前将硫酸型酸洗废液资源化利用制成一种无机高分子絮凝剂--聚合硫酸铁（PFS），因其具有絮凝体成型快、沉降迅速、混凝效果好、适应pH宽、适应性强及用途广泛等优点，广泛应用于矿山、印染、造纸等工业废水处理方面。但钢铁酸洗废液中主要污染物质COD、TP、氨氮较高，在资源化利用过程中并未将其去除，所制得净水剂中主要污染物质仍偏高，导致下游净水剂使用厂家在使用过后，出水特征污染物指标反高。
本研究根据酸洗废液的成分特点和含量分布，配制模拟钢铁酸洗废液，制备PFS净水剂产品，并用于处理污水，以考察钢铁酸洗废液中主要污染物质COD、TP、氨氮对污水处理效果的影响，在参照DB32/1072-2018《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》的基础上，得出钢铁酸洗废液中主要污染物质的指标控制范围。
1、实验部分
1.1 试剂和仪器
试剂院七水硫酸亚铁、硫酸、磷酸二氢钾；氯酸钠；丙三醇、硫酸铵，以上试剂均为分析纯。
仪器设备院722E型可见分光光度计；6B-12型COD智能消解仪；SHZ-D（芋）型循环水式多用真空泵司；pHS-3C型pH计、JK-MSH-5L型磁力搅拌器；AL204型分析天平；LQ-A10002型电子天平。
1.2 分析方法
酸洗废液主要指标的检测分析方法见表1。
根据原料和产品的性质，TP、氨氮测定时需用10%氢氧化钠调节pH为9后取上清液待测。
1.3 实验设计
1.3.1 PFS的制备
将硫酸亚铁与硫酸按一定比例混合，并投加一定量丙三醇、磷酸二氢钾、硫酸铵置于三口烧瓶中，在水浴锅中恒温搅拌，再加入一定量的氯酸钠氧化，搅拌反应一定时间，使物料中铁进行氧化聚合，熟化24h，过滤后即得红褐色PFS液体。
1.3.2 试验污水水质
混合污水院取常州某生活污水厂废水与常州某造纸厂废水1：1混合，得到混合废水，其COD为783.70mg/L，TP为1.08mg/L，氨氮为3.94mg/L，色度为80倍，pH为6.5。
1.3.3 污水处理试验
取500mL污水于烧杯中，各PFS产品按照常规投加量投加到混合污水中，投加质量分数设3个水平，分别为0.05%、0.1%、0.2%，对比分析各系列产品的处理效果，以300r/min快速搅拌2min，然后以80r/min慢速搅拌3min，停止搅拌，静止沉降30min，取适量上清液，测定其COD、氨氮、总磷，对比分析各系列产品的处理效果，从而得出原料中COD、TP、氨氮含量对污水处理效果的影响。
2、结果与讨论
2.1 PFS的制备
2.1.1 钢管酸洗废液成分分析
通过对长期以来钢铁酸洗废液指标检测结果的汇总分析，得出酸洗废液中Fe3+、Fe2+、酸体积分数（KF掩蔽后）、COD、TP、氨氮的指标范围，为模拟钢铁酸洗废液的配制提供参考，见表2。
2.1.2 模拟钢铁酸洗废液的配制
（1）原料的配制。七水硫酸亚铁、98%硫酸、蒸馏水按1：0.1：2（质量比）混合均匀，测定模拟原料的质量指标，供后续试验使用，标记为0#产品，混合液质量指标见表3。
（2）污染因子的加入。通过在配制的酸洗废液中添加丙三醇为C源（C1~C5）、磷酸二氢钾为P源（P1~P5）、硫酸铵为N源（N1~N5）来配制含有不同浓度COD、TP、氨氮的酸洗废液，分别测定其污染指标COD、TP、氨氮。具体投加质量分数及污染指标测定值见表4。
由表4可知，Fe2+的存在增加了COD检测值，COD实际值应为检测值减去9.55%Fe2+对COD的增加值（10081mg/L）；TP、氨氮检测值与理论值基本相符。
2.1.3 PFS的制备
分别取0#、C1~C5、P1~P5、N1~N5、CPN模拟酸洗废液155g，各加入3.5g氯酸钠，室温搅拌1h，模拟生产PFS，共得到17个产品。分别测定产品的质量指标和污染指标，考察由原料到产品时产品中COD、TP、氨氮的变化，具体产品指标见表5。
由表5可知，将钢铁酸洗废液制备成产品PFS后，产品中Fe2+全部转变为Fe3+，所以产品的COD检测值与原料的COD实际值基本一致；产品的TP、氨氮含量与原料基本一致。
2.2 污水处理试验
将17个PFS产品分别按照常规投加量投加到混合污水中，投加质量分数设3个水平，分别为0.05%、0.1%、0.2%，对比分析各系列产品的处理效果，从而得出原料中COD、TP、氨氮含量对污水处理效果的影响。
2.2.1 PFS对混合污水COD的去除效果
采用混凝沉淀法能够有效地去除废水中的有机物，很大程度上降低废水的COD。通过向废水中投加絮凝剂PFS，利用PFS的吸附架桥，压缩双电层及网捕作用，使水中胶体及悬浮物失稳、相互碰撞和凝聚转而形成絮凝体，当水中的COD为非溶解性COD时，被电中和后凝聚，随着一起被氢氧化铁网捕吸附成团，再通过沉淀形成污泥使颗粒从水中分离达到净化水体，去除COD的效果，通常使用PFS对废水中COD去除率可达到30%~50%。
各产品对混合污水COD的去除效果见表6。
由表6可知，PFS对污水COD有较好的去除效果。在PFS常规投加量范围为0.05%~0.2%，产品C1~C3、P1~P5、N1~N5、CPN对污水COD的去除效果与未添加污染物质的空白产品0#相似；在相同投加量下，产品C4~C5对污水的COD去除率均低于空白产品0#，且产品C4~C5与空白产品0#的COD去除率差值随着PFS投加量的增加而增大。由上可知，当钢铁酸洗废液COD≤59644（49563）mg/L时，其COD对污水处理效果没有负面影响。
2.2.2 PFS对混合污水TP的去除效果
废水除磷过程中通常使用PFS溶解后在废水中与水中磷酸根物质发生污水沉析和絮凝沉淀反应进行除磷。通过电中和、压缩双电层、降低电位和架桥吸附，把水中大部分溶解性含磷物质转换为非溶解性物质，再通过PFS所生成的氢氧化铁、多核络合物的化学吸附与络合作用将这些细小的非溶解性小颗粒及其他悬浮物进行吸附凝聚，使小颗粒相互黏结为大颗粒，而有效去除污水中TP。
