混凝劑在焦化廢水處理中的應(yīng)用
焦化廢水是在煤的高溫干餾，煤氣凈化以及一些化工產(chǎn)品精致過程中所產(chǎn)生的一種較難處理廢水，廢水中的污染物濃度、色度、毒性都較高，其中含有以氰化物、硫化物、氟離子和氨氮等為代表的有毒有害的無機物，還有以酚類、多環(huán)芳香族為代表的難降解有機物。目前國內(nèi)大多數(shù)廢水處理廠主要采用以活性污泥法為主的生物技術(shù)處理焦化廢水，但處理后的廢水中有些指標如色度、COD、氨氮等仍很難達到國家規(guī)定的排放標準，因此許多學(xué)者對焦化廢水的深度處理以及更好的處理方法進行了大量的探索和研究。混凝劑作為一種有效和發(fā)展前景的廢水處理物質(zhì)也逐漸被廣泛應(yīng)用于焦化廢水的處理上。
混凝過程是現(xiàn)代城市給水和工業(yè)廢水處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。它既可以去除原水中的濁度和色度等感官指標，又可以去除各種有毒有害污染物可以自成獨立的處理系統(tǒng)，又可以與其它單元過程組合，用于預(yù)處理、中間處理和終處理過程[1-2]。
目前混凝劑的種類較多，大體上可分為無機型、有極高分子型以及復(fù)合混凝劑。其中無機混凝劑又可分為低分子型和高分子型，應(yīng)用較多的有硫酸鐵、氯化鐵、聚合氯化鋁(PAC)、等；有機高分子混凝劑可分為天然高分子型，如淀粉衍生物、甲殼素；合成高分子型如聚丙烯酰胺(PAM)，以及微生物絮凝劑；復(fù)合混凝劑則主要是一些鐵鹽、鋁鹽以及硅酸等的聚合物。混凝過程是水中膠體粒子聚集的過程，也是膠粒成長的過程，而這個過程是在混凝劑的水解作用下進行的，因此混凝機理與以下三個因素有關(guān)：一是膠粒性質(zhì)；二是不同混凝劑在不同條件下的水解產(chǎn)物；三是膠粒與混凝劑水解產(chǎn)物之間的相互作用[3]。
以下將會介紹在實際研究中混凝劑在焦化廢水中的應(yīng)用。
1 Fenton 混凝沉淀法
該方法是先用Fenton 試劑對焦化廢水進行氧化處理，然后再混凝，處理效果較好。
吳克明等[4]對以H2O2 為氧化劑，F(xiàn)eSO4·7H2O 為催化劑的Fenton 氧化法處理高濃度復(fù)雜焦化廢水進行了系統(tǒng)研究，氧化處理后用氯化鐵作為混凝劑；結(jié)果表明：當pH 控制在3 左右，反應(yīng)時間為30 min，反應(yīng)溫度為80 ℃時，焦化廢水COD、NH3-N、濁度和色度去除率分別達到了93.1 %、96.2 %、90.8 %、90.2 %。
王春敏等[5]采用此法確定Fenton 氧化階段的反應(yīng)條件為：H2O2 投加量為mmol/L，[Fe2+]/[H2O2]=1︰10，pH 為3，時間30 min，混凝階段Fe2(SO4)投加量為600 mg/L，pH 調(diào)至6.5，處理后出水COD 去除率達97.5 %，且符合國家一級排放標準。
彭賢玉等[6]采用Fenton-混凝沉淀法以氯化鐵、聚丙烯酰胺(PAM)作為混凝劑處理焦化廢水時，出水色度、COD、NH3-N 去除率分別為84.3 %、92.9 %、96.2 %；均達國家排放標準。
用Fenton-混凝法處理焦化廢水時，在后續(xù)的混凝階段中混凝劑的選擇、投加量以及適應(yīng)的pH 都會影響到出水的效果，尤其是混凝劑的選擇關(guān)系到處理廢水的成本，因此應(yīng)當慎重。
2 復(fù)合混凝劑
復(fù)合型高分子混凝劑兼有其組分各種藥劑的功效，可取長補短，處理廢水時常達到意想不到的效果，也因此而受到關(guān)注。
王娟等[7]采用BC 法+復(fù)合過慮技術(shù)工藝對焦化廢水生化出水進行深度處理實驗，結(jié)果表明：在用以鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽及氧化核且配比為3︰4︰1︰2 的SE 混凝劑投藥量為30 mg/L，BC 池停留時間為1.5 h，復(fù)合過濾器水力負荷為2.4 m3/(m2·h)的條件，當深度處理進水水質(zhì)為COD=196.1 mg/L，色度=120 倍，NH3-N=35mg/L 時，去除率分別為74.4 %、86.7 %、69.7 %，出水可達回用水要求。
李彥光，郭金華[8]用定量的聚合鋁、聚合鐵和陽離子型季銨鹽等物質(zhì)在一定的溫度和壓力下復(fù)合成了JY-202 復(fù)合混凝劑，通過實驗確定了最佳條件：混凝pH 為7.1，投藥質(zhì)量濃度為250mg/L，溫度15~40 ℃，當沉淀時間為12 min 時，COD、SS 和色度的去除率分別達到了51.2 %、92.7 %、85.7 %，出水的各項指標達到了國家二級排放標準。
復(fù)合混凝劑適用于焦化廢水的深度處理，不適合作為單獨的處理系統(tǒng)。
3 混凝劑的組合
由于傳統(tǒng)的混凝劑使用時投入量較大，且傳統(tǒng)的鋁系混凝劑使用過多后出水中的殘留鋁很難控制，過多的殘留鋁排入水體后會對人體有一定的危害；而傳統(tǒng)的鐵系混凝劑使用過多后廢水中的殘留鐵會影響出水的色度。另外高分子混凝劑如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)等之間的組合使用也可見一斑。
周繼軍等[9]以焦化廢水處理工藝中的實例證實了聚合氯化鋁(PAC)加聚丙烯酰胺(PAM)組合的優(yōu)良除油性能；試驗后出水中石油類物質(zhì)、濁度、氰化物、揮發(fā)酚以及COD 的去除率分別為93 %、86 %、19 %、27 %、17 %，水體變清，基本不見油跡，刺激性氣味減輕，外觀大大改善。如果以此方法對焦化廢水進行預(yù)處理，將為后續(xù)的處理工藝提供良好的環(huán)境。
程勝宇[10]通過研究不同混凝劑對焦化廢水的處理，比較得出：當PAC 與PAM 投加量分別為4.0 mg/L、0.3 mg/L 時，出水色度、COD 的去除率分別達80 %、55.63 %；且該試驗配方應(yīng)用到丹東萬通有限公司污水處理站的實際焦化廢水處理中，出水達到了GB8978-1996 污水綜合排放標準(一級)，可達標排放，也可直接回用熄焦。
鄭義等[11]選擇了幾種混凝劑對經(jīng)生物處理后的焦化廢水進行深度處理，得出采用PFS+PAM 組合為混凝劑，在pH=5 的條件下，投加量為(40+6)mg/L，此時出水色度、COD去除率分別達73.08%、62.22 %，出水色度及COD 均能滿足《污水綜合排放標準》(GB8979-1996)中二級標準的要求，是較為適宜的焦化廢水深度處理方法。
混凝劑的組合使用也應(yīng)當注意一些原則。如投加少量PAM 起到橋聯(lián)絮凝和網(wǎng)絡(luò)絮凝的作用，不僅可以提高COD 的去除率，還可以使絮體顆粒增大，沉降速度加快；但投加量過大，PAM 也能產(chǎn)生膠體保護作用而使膠體剛脫穩(wěn)而又轉(zhuǎn)向在懸浮導(dǎo)致COD的去除率下降[12]。在應(yīng)用中可將有機助凝劑與無機混凝劑配合使用，充分發(fā)揮有機高分子助凝劑的吸附架橋性能和無機混凝劑的電中和能力，從而保證復(fù)合混凝劑的高效性，使處理出水達到較好的效果[13]。
4 粉煤灰的應(yīng)用
粉煤灰是燃煤電廠從鍋爐排放的廢棄物中收集來的廢渣，粉煤灰大部分呈球形，表面疏松多孔，比表面積大，且具有一定的活性基團和吸附特性；其成分中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
以粉煤灰為吸附劑在線處理來自生化處理工序的焦化廢水可以取得較好的污染物去除效果[14]。張昌明，余長舜[15]研究了在處理水量100 t/h，粉煤灰用量1.747 t/h(17.47 kg/m3)的情況下，COD、酚、氰化物、硫化物、油、氨氮、BOD、色度的平均去除率達57.41%；處理后的水除氨氮略高外，其余污染物均達到我國一級焦化新廠排放標準；處理后的水60 %被回用，且用過的粉煤灰可做建筑材料。張昌明，李愛英[16-17]通過實驗研究，在粉煤灰添加劑量為15 g/L 和停留時間為20~25 min 的條件下，處理后的廢水除氨氮外，其他各項也均可達到外排標準,在相似的條件下得到的平均去除率為48.85 %。
粉煤灰作為廢水處理中的吸附劑或混凝劑，具有價格低廉的優(yōu)勢；但是由于粉煤灰吸附容量不高，去除污染物的效率較低，進來的許多研究是圍繞著粉煤灰改性、尋找最佳控制條件來展開的[18]。
5 結(jié)束語
混凝劑作為一種污水處理中應(yīng)用廣泛的化學(xué)藥劑，對于高濃度難處理的焦化廢水也有顯著的效果。其中它與Fenton 試劑的復(fù)合使用效果十分明顯，而新型復(fù)合混凝劑也有它獨到的優(yōu)勢和發(fā)展前景。
隨著不斷的深入研究，新型混凝劑的開發(fā)與合成更趨向于高分子化、復(fù)合化，處理效果也將更可觀。另外，生物絮凝劑以其具有絮凝性能好、效果穩(wěn)定、無二次污染、安全無害等優(yōu)點，成為混凝劑在焦化廢水應(yīng)用中的發(fā)展動向之一。
參考文獻
[1]張壽愷，邱梅．KDF 凈水介質(zhì)及其在工業(yè)水處理中的就[J]．工業(yè)水處理，1996．
[2]U S Pat，NO.5，744，045．
[3]許曉強．混凝劑在水處理中的應(yīng)用[J]．農(nóng)機化研究，2005(2)：208-209．
[4]吳克明，陳新麗，陸艷．Fenton 混凝沉淀法處理高濃度焦化廢水的研究[J]．電力環(huán)境保護，2005，21(3)：41-43．
[5]王春敏，李亞峰．Fenton-混凝法處理焦化廢水的試驗研究[J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，7(3)：88-89．
[6]彭賢玉，楊春平．Fenton-混凝沉淀法處理焦化廢水的研究[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(10)：72-74．
[7]王娟，劉玉學(xué)，范迪．焦化廢水深度處理試驗研究[J]．環(huán)境工程學(xué)報，2009，3(10)：1804-1807．
[8]李彥光，郭金華．JY-202 復(fù)合混凝劑在焦化廢水處理中的應(yīng)用[J]．工業(yè)水處理，2004，24(6)：71-73．
[9]周繼軍，馮二平．焦化廢水除油工藝中混凝劑的選擇[J]．工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31(6)：20-21．
[10]程勝宇．焦化廢水混凝后處理研究[J]．山西能源與節(jié)能，2010，5：51-52．
[11]鄭義，張琢．焦化廢水混凝深度處理研究[J]．上海應(yīng)用技術(shù)與學(xué)院學(xué)報，2008，8(1)：25-28．
[12]石太宏，王靖文．新型絮凝劑PPFS 的制備及其絮凝性能研究[J]．中國環(huán)境科學(xué)，2001，21(2)：161-164．
[13]SINGH R P，NAYAK BR，BISWAL D R．Tridib Tripathy and Kaushik Bank ． Biobased ． Polymeric Flocculants for Indstrial Effluent Treatment[J]．Materials Research Innountions，2003，(10)：331-340．
[14]徐革聯(lián)，張勁勇．粉煤灰生物聯(lián)合處理焦化廢水的研究[J]．粉煤灰綜合利用，1999，13(4)：17-20，62．
[15]張昌明，余長舜．焦化廢水凈化及回用技術(shù)研究[J]．環(huán)境工程，1999，17(1)：16-19．
[16]張昌明，李愛英．粉煤灰處理焦化廢水的研究[J]．燃料與化工，1998，29(6)：319-322．
[17]張昌明，李愛英．粉煤灰凈化焦化廢水及其機理研究[J]．粉煤灰綜合利用，1998(4)：34-37．
[18]李劍超．我國粉煤灰在焦化廢水處理中的最新應(yīng)用研究[J]．廣西電力工程，2001(2)：76-78．
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
