混凝劑在處理焦化廢水中的應(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(jī)物，還有以酚類、多環(huán)芳香族為代表的難降解有機(jī)物。目前國(guó)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(biāo)如色度、COD、氨氮等仍很難達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此許多學(xué)者對(duì)焦化廢水的深度處理以及更好的處理方法進(jìn)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(biāo)，又可以去除各種有毒有害污染物可以自成獨(dú)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(jī)型、有極高分子型以及復(fù)合混凝劑。其中無機(jī)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(jī)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(zhǎng)的過程，而這個(gè)過程是在混凝劑的水解作用下進(jìn)行的，因此混凝機(jī)理與以下三個(gè)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(huì)介紹在實(shí)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(duì)焦化廢水進(jìn)行氧化處理，然后再混凝，處理效果較好。
吳克明等[4]對(duì)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(jìn)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(dāng)pH 控制在3 左右，反應(yīng)時(shí)間為30 min，反應(yīng)溫度為80 ℃時(shí)，焦化廢水COD、NH3-N、濁度和色度去除率分別達(dá)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(shí)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(dá)97.5 %，且符合國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
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(shí)，出水色度、COD、NH3-N 去除率分別為84.3 %、92.9 %、96.2 %；均達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
用Fenton-混凝法處理焦化廢水時(shí)，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(huì)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(dāng)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(zhǎng)補(bǔ)短，處理廢水時(shí)常達(dá)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(duì)焦化廢水生化出水進(jìn)行深度處理實(shí)驗(yàn)，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(shí)間為1.5 h，復(fù)合過濾器水力負(fù)荷為2.4 m3/(m2·h)的條件，當(dāng)深度處理進(jìn)水水質(zhì)為COD=196.1 mg/L，色度=120 倍，NH3-N=35mg/L 時(shí)，去除率分別為74.4 %、86.7 %、69.7 %，出水可達(dá)回用水要求。
李彥光，郭金華[8]用定量的聚合鋁、聚合鐵和陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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(dāng)沉淀時(shí)間為12 min 時(shí)，COD、SS 和色度的去除率分別達(dá)到了51.2 %、92.7 %、85.7 %，出水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
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(dú)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(shí)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(huì)對(duì)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(huì)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(shí)例證實(shí)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(yàn)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(duì)焦化廢水進(jìn)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(duì)焦化廢水的處理，比較得出：當(dāng)PAC 與PAM 投加量分別為4.0 mg/L、0.3 mg/L 時(shí)，出水色度、COD 的去除率分別達(dá)80 %、55.63 %；且該試驗(yàn)配方應(yīng)用到丹東萬通有限公司污水處理站的實(shí)際焦化廢水處理中，出水達(dá)到了GB8978-1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(一級(jí))，可達(dá)標(biāo)排放，也可直接回用熄焦。
鄭義等[11]選擇了幾種混凝劑對(duì)經(jīng)生物處理后的焦化廢水進(jìn)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(shí)出水色度、COD去除率分別達(dá)73.08%、62.22 %，出水色度及COD 均能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8979-1996)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(hù)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(jī)助凝劑與無機(jī)混凝劑配合使用，充分發(fā)揮有機(jī)高分子助凝劑的吸附架橋性能和無機(jī)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(dá)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(tuán)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(zhǎng)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(dá)57.41%；處理后的水除氨氮略高外，其余污染物均達(dá)到我國(guó)一級(jí)焦化新廠排放標(biāo)準(zhǔn)；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(shí)驗(yàn)研究，在粉煤灰添加劑量為15 g/L 和停留時(shí)間為20~25 min 的條件下，處理后的廢水除氨氮外，其他各項(xiàng)也均可達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn),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(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)；但是由于粉煤灰吸附容量不高，去除污染物的效率較低，進(jìn)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(yǔ)
混凝劑作為一種污水處理中應(yīng)用廣泛的化學(xué)藥劑，對(duì)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(dú)到的優(yōu)勢(shì)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(diǎn)，成為混凝劑在焦化廢水應(yīng)用中的發(fā)展動(dòng)向之一。
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(本文文獻(xiàn)格式：楊敦培，李雅婕，曾林．混凝劑在處理焦化廢水中的應(yīng)用[J]．廣東化工，2011，38(9)：117-118)
[作者簡(jiǎn)介] 楊敦培(1991-)，男，湖北黃石人，本科，主要研究方向?yàn)閺U水處理。
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