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混凝-氣浮法處理煤化工廢水

發布時間:2022-4-15 14:34:10  中國污水處理工程網

  新型煤化工面臨用水量大、污水排放量大的嚴峻問題,可以說,新型煤化工可能會造成水資源匱乏及嚴重的環境污染。而且,煤化工廢水具有色度大、COD值高、成分復雜、有毒有害等特點。因此,對于煤化工廢水處理進行試驗研究,進而通過經濟有效的處理工藝降低其廢水排放量的意義重大。

  1、廢水來源及水質

  試驗原水取自某鋼鐵公司調節池出水,其水質狀況如表1所示。

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  2、試驗試劑及儀器

  2.1 試驗試劑

  聚合氯化鋁(PAC),聚合硫酸鐵(PFS),陽離子聚丙烯酰胺(CPAM),陰離子聚丙烯酰胺(APAM),聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC),試亞鐵靈指示劑,四氯化碳、氯化鈉、重鉻酸鉀、濃硫酸、硫酸銀、溴化鉀、碘酸鉀、硫酸汞,分析純。

  2.2 試驗儀器

  pHS-3C數字式pH計,FA1204B精密電子天平,HJ-6型六聯攪拌機,MAI-50-紅外測油儀,F202電熱恒溫干燥箱。

  3、工藝流程及分析項目

  本試驗采用25L的水桶充當隔油池,首先,煤化工含油廢水在桶中靜置4h,取水樣測定含油量,其次,利用虹吸作用將污水進行投加藥之后吸入到絮凝池中,第三,開啟攪拌機攪拌0.5h,并通過進水泵、調節閥及釋放器作用,使壓縮空氣與回流水形成的溶氣水進入到氣浮池,最后,除渣,并運行一段時間后取適量待測水樣。隔油-混凝-浮工藝流程如圖1所示。

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  本試驗主要分析項目有COD、總酚、pH值及含油量,其中,COD的測定采用紅外分光光度法,總酚的測定采用溴化滴定法,pH值采用pH計測定,含油量采用重鉻酸鉀法測定。

  4、混凝沉淀法處理煤化工廢水

  4.1 混凝沉淀燒杯試驗混凝沉淀燒杯試驗主要考察的是藥劑種類、投加量等對除油脫酚效果的影響。具體試驗條件及步驟為:首先,加無機絮凝劑,快速(450r/min)攪拌1min,其次,加有機高分子絮凝劑,慢速(100r/min)攪拌5min,第三,靜置30min,最后,取距液面2cm處清液,測定分析項目。

  4.2 混凝沉淀法處理煤化工廢水試驗結果及討論

  4.2.1 無機絮凝劑影響

  本試驗無機絮凝劑包括聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁和破乳劑F-01。

  不同無機絮凝劑種類和投加量處理煤化工廢水試驗結果顯示:

  1)在一定投加量范圍內,廢水污染物去除率隨投加量增加而顯著增強,之后,隨著無機絮凝劑投加量的繼續增加,廢水污染物去除率反而出現下降的趨勢。此現象出現的原因可能是,絮凝劑的過量投加導致陽離子大量引入,出現抑制和阻礙作用,從而使體系脫穩,去除率下降。

  2)4種無機絮凝劑中,聚合氯化鋁(PAC)對煤化工廢水的除油、脫酚效果最好,硫酸鋁[Al2(SO4)3]最差,聚合氯化鋁(PAC)的最佳投加量為200mg/L,去除率在40%左右。因此,本試驗選用PAC。

  4.2.2 陽離子度影響

  陽離子度的高低會影響絮凝效果,進而影響廢水污染物去除率。

  本試驗結果顯示:

  1)在一定陽離子度范圍內,廢水污染物去除率隨陽離子度增加而迅速增強,之后,隨著陽離子度的繼續增加,廢水污染物去除率在保持一定水平后出現顯著下降趨勢。原因可能是,陽離子大量引入會導致聚合反應不完全,聚合產物特性黏度低,且會抑制電中和作用,進而影響煤化工廢水污染物去除率。

  2)陽離子度在15%~45%時,去除效果較好,且當陽離子度為15.8%時,去除效果達到最佳,可達60%左右。因此,本試驗選擇陽離子度為15.8%。

  4.2.3 特性黏度影響

  特性黏度會影響絮凝劑的吸附架橋性能,進而影響絮凝性能。

  試驗結果顯示:

  1)實驗初期,污染物的去除率均隨特性黏度的增大而增大,到一定范圍后趨于穩定。這是因為,隨著特性黏度增大,架橋作用越強,越容易形成絮體,絮凝效果越好。

  2)特性黏度在400mL/g~550mL/g時,絮凝劑效果較好,且為443mL/g時,去除率達到最大,為60%左右。因此,本試驗選擇特性黏度為450mL/g。

  4.2.4 pH值影響

  為了考察pH值對混凝沉淀除油脫酚的效果影響,調節pH值為2~12,并進行試驗。

  試驗結果顯示:

  1)隨著pH值的增加,污染物去除率表現出先增加后減小的趨勢,而且低pH值對去除率的影響要大于高pH值。原因可能是,在弱堿環境中,能保持混凝劑的水解反應充分進行,混凝效果較好,而較低的溶液pH值不利于陽離子水解,進而不能有效吸附水中污染物。

  2)在pH值為8左右時,去除效果最佳,可達60%左右。由于試驗原水pH值為7.5~8.5,出于經濟性考慮,不對原水pH值進行調整。

  4.3 混凝-氣浮法處理煤化工廢水試驗結果及討論

  混凝沉淀法處理煤化工廢水污染物最高去除率仍不到70%,而混凝-氣浮處理煤化工廢水可以進一步提高廢水污染物的去除率,因此,混凝后需進行后續的氣浮處理。本試驗主要考察四大因素對氣浮除油效果的影響。具體氣浮時間、投藥量、溶氣壓力、原水初始含油濃度變化4種因素參數值如表2所示,試驗結果如圖2所示。

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  4.3.1 氣浮時間影響

  由圖2試驗結果可知,氣浮時間在0min~10min時,隨著氣浮時間的增加,煤化工廢水的除油率迅速增加,當氣浮時間為9min時,除油率基本達到最大,為92.5%,而后隨著氣浮時間的不斷增加,除油率不但沒有增大,反而有小幅度減小?赡苁且驗,氣浮時間過長,會導致形成的絮粒越來越大而下 沉,因此,確定最佳氣浮時間為9min。

  4.3.2 投藥量影響

  由圖2試驗結果可知,與氣浮時間影響類似,當投藥量在0mg/L~8mg/L時,隨著投藥量的增加,煤化工廢水的除油率隨之增加,當投藥量為8mg/L時,除油率達到最大,為93%,而后隨著投藥量的不斷增加,除油率反而有小幅度減小,可能是大的投藥量影響了氣浮反應所致,因此,確定P(AMGDMDGMMA)最佳投藥量為8mg/L。

  4.3.3 溶氣壓力影響

  由圖2可知,溶氣壓力在0MPa~0.4MPa時,隨著溶氣壓力的增大,氣浮的除油率也在不斷增大,可能是由于溶氣壓力越大,溶解的氣體量越大,氣浮效率也就越高。但當溶氣壓力在0.4MPa~0.5MPa時,氣浮的除油率趨于穩定,不再增大,為93%左右。隨后,隨著溶氣壓力的繼續增大,除油率不但沒有增大,反而有小幅度減小,這可能是因為壓力超過0.5MPa后,壓力的增大并不能使氣泡粒徑繼續減小,還會出現氣泡數量過多而使氣浮效果變差。因此,最好將溶氣壓力控制在0.4MPa~0.6MPa。

  4.3.4 原水初始含油濃度的影響

  由圖2可知,與其他影響因素不同,煤化工廢水除油率隨著原水初始含油質量濃度的增大而增加,只是原水初始含油質量濃度在100mg/L~400mg/L時除油率增加更快,超過400mg/L時,隨著濃度的繼續增加,除油率升高較慢。本試驗廢水含油量為150mg/L~200mg/L,除油率為75%~80%。

  5、結論

  綜上所述,對于煤化工含油廢水,混凝-氣浮處理比單純混凝沉淀處理效果更好,混凝-氣浮處理的最佳參數選擇為:氣浮時間為9min,P(AM-DMD-MMA)投藥量為8mg/L,溶氣壓力控制在0.4MPa~0.6MPa,利用混凝-氣浮處理煤化工廢水實際原水,除油率為75%~80%,比單純混凝沉淀處理的55%~60%要高出20%,因此值得在煤化工工業推廣應用。(來源:太原市環境科學研究院)

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