新型强化铁盐混凝剂对焦化废水深度处理的研究

袁　霄，李　杰，李风亭（同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092）

新型强化铁盐混凝剂对焦化废水深度处理的研究

袁霄，李杰，李风亭
（同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092）

焦化废水成分复杂、毒性大、色度高，是目前难以处理的工业废水之一。通过试验考察了一种新型强化铁盐混凝剂对华东某焦化废水生化出水的处理效果，并与传统聚合硫酸铁进行了比较。结果表明，新型强化铁盐混凝剂对焦化废水生化出水的处理效果优于传统聚合硫酸铁，当其投加量为2 000mg/L，初始pH为7~8，快速搅拌时间为20min时，COD、色度去除率分别达到76%和85%，出水COD、色度达到国家排放标准的要求。

焦化废水；混凝；强化铁盐混凝剂

焦化废水是在煤高温炼焦、煤气净化、焦化产品回收及精制过程中产生的一种污染成分复杂、毒性大、色度高、难降解的工业废水〔1〕。焦化废水中含有的氨氮、有机物对人体健康、生态环境具有极大的危害，甚至还有致畸致癌作用，需要高度重视〔2〕。目前，国内工程上对焦化废水的处理多采用A/O的处理工艺，但处理出水很难达标排放，出水COD一般高于250mg/L〔3-6〕。因此，对焦化废水生化出水需要进行进一步处理。

混凝工艺是目前废水处理领域必不可少的工艺之一，其适用范围广泛，处理方式简便，成本低。其中，铁盐混凝剂被广泛应用于废水的处理中，其能显著降低废水的COD、色度等指标。但是，焦化废水生化出水中的有机物一般都难以用微生物降解，其主要为亲水性有机物，单纯使用铁盐并不能使处理出水达标排放。因此，对于焦化废水生化出水中的难降解有机物，应当改变其亲水性能，进而使其通过混凝沉淀得以去除。本研究采用新型强化铁盐混凝剂处理焦化废水生化出水，研究了pH和混凝剂投加量等因素对处理效果的影响，并与传统聚合硫酸铁进行了比较，以期为焦化废水的处理提供一种新方法。

1　试验部分

1.1仪器与试剂

仪器：ZR4-6混凝试验搅拌机，深圳市中润水工业技术发展有限公司。

试剂：聚合硫酸铁，全铁质量分数>19%，盐基度为12%；聚丙烯酰胺（PAM），相对分子质量>1 000万；硅藻土；盐酸、氢氧化钠，均为分析纯。

1.2强化铁盐混凝剂的制备

取一定量的硅藻土及聚合硫酸铁混合研磨，然后放入管式电阻炉中于450℃焙烧2 h。取出，过100目（150μm）筛，即得到强化铁盐混凝剂。其以聚合硫酸铁为主，测得有效铁质量分数>6%。

1.3原水水质

试验用焦化废水取自华东地区某焦化厂A/O处理系统出水，其水质：pH 6.5~7.5，色度300倍，COD 268mg/L，呈棕褐色。

1.4试验方法

采用六联混凝搅拌机进行混凝试验。将1 L水样放入试验杯中，用HCl、NaOH调节初始pH。加入一定量的混凝剂，先快速搅拌（300 r/min）一定时间，再慢速搅拌（100 r/min）10min。静置沉淀30min后，取上清液进行分析。

COD采用美国HACH公司的COD快速测定仪测定，色度采用标准目测比色法（GB 11903—1989）测定。

2　结果与讨论

2.1初始pH对处理效果的影响

在强化铁盐混凝剂投加量为2 000mg/L，快速搅拌时间为15min的条件下，考察了初始pH对处理效果的影响，结果如图1所示。

图1　初始pH对COD去除率的影响

由图1可以看出，随着初始pH从酸性到碱性，COD去除率先升高后降低。当pH为7~8时，COD去除率最高。确定最佳初始pH为7~8。

2.2快速搅拌时间对处理效果的影响

在初始pH为7~8，强化铁盐混凝剂投加量为2 000mg/L的条件下，考察了快速搅拌时间对处理效果的影响，结果如图2所示。

图2　快速搅拌时间对COD、色度去除率的影响

从图2可以看出，随着快速搅拌时间的增加，COD、色度去除率不断上升，当快速搅拌时间达到20min后，COD、色度去除率的变化逐渐变缓。确定最佳快速搅拌时间为20min。

2.3不同混凝药剂对处理效果的影响

采用相同的试验方法，在初始pH为7~8，快速搅拌时间为20min的条件下，考察了不同混凝剂对处理效果的影响，结果如图3所示。

图3　不同混凝剂对COD、色度去除率的影响

由图3可以看出，随着药剂投加量的增加，COD、色度去除率均呈现递增趋势。对于强化铁盐，当其投加量＞2 000mg/L时，COD、色度去除率的上升趋势变缓，对于聚合硫酸铁，当其投加量＞1 500 mg/L时，COD、色度去除率的上升趋势变缓。在相同的药剂投加量下，强化铁盐混凝剂对COD、色度的去除率均比聚合硫酸铁要好。

2.4强化混凝作用机理分析

试验结果表明，在本试验条件下，传统铁盐的COD去除率最高维持在50%左右，并且随着其投加量的加大，沉淀絮体变得非常松散，不利于后续处理。这主要是因为对于普通的混凝过程，主要去除的是焦化废水中的大部分疏水性有机物以及中等分子质量的有机物，而对于亲水性的有机物基本去除不了〔7〕，因此导致聚合硫酸铁的COD去除率偏低。而对于强化铁盐混凝剂，随着其投加量的加大，COD、色度去除率也不断加大，分别可达到76%和85%。这主要是因为强化铁盐中加入了硅藻土成分，硅藻土含有羟基，并有氢键存在，加强了吸附性能，能吸附部分亲水性的有机物；另外，在煅烧之后，硅藻土与聚合硫酸铁有一定的结合，在吸附之后，能迅速通过聚合硫酸铁的网捕作用，将水中的污染物质去除，从而提高了COD、色度的去除率。

3　结论

研究了2种混凝药剂对华东某焦化废水生化出水的处理效果，结果表明，在本试验条件下，强化铁盐混凝剂对焦化废水生化出水的处理效果优于传统铁盐。当强化铁盐混凝剂投加量为2 000mg/L，初始pH为7~8，快速搅拌时间为20min时，COD、色度去除率分别达到76%和85%，处理出水可达标排放。

［1］金文杰，左宇，于群.混凝吸附法深度处理焦化废水［J］.环境工程，2009，27（1）：3-4.

［2］马前，梅滨，顾学喜，等.焦化厂生化出水电解脱色工艺及其机理的初步研究［J］.环境污染治理技术与设备，2005，6（8）：18-22.

［3］Chao YM，Tseng IC，Chang JS.Mechanism for sludge acidification in aerobic treatment of coking wastewater［J］.Journal of Hazardous Materials，2006，137（3）：1781-1787.

［4］任源，韦朝海，吴超飞，等.生物流化床A/O2工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS分析［J］.环境科学学报，2006，26（11）：1785-1791.

［5］韦朝海，贺明和，吴超飞，等.生物三相流化床A/O2组合工艺在焦化废水处理中的工程应用［J］.环境科学学报，2007，27（7）：1107-1112.

［6］张伟，韦朝海，彭平安，等.A/O/O生物流化床处理焦化废水中酚类组成及降解特性分析［J］.环境工程学报，2010，4（2）：253-258.

［7］赖鹏，赵华章，倪晋仁.硫酸铁混凝剂处理焦化废水A/O工艺出水的研究［J］.中国环境科学，2008，28（3）：215-219.

Research on the advanced treatmentof cokingwastewater by the novelenhanced ferric coagulant

Yuan Xiao，Li Jie，Li Fengting
（State Key Laboratory ofPollution Controland Resource Reuse，CollegeofEnvironmental Science& Engineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）

Since cokingwastewater is characterized by complicated composition，high toxicity，and high chroma，itis one of industrialwastewaterswhich are difficult to be treated at present.Through experiments，the treatmenteffects ofanew typeofenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater in EastChina have been investigated and compared with the effectof traditional poly-ferric sulfate.The results show that the treatmenteffect of theenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater isbetter than thatof the traditional poly-ferric sulfate.When itsdosage is2 000mg/L，initialpH 7-8，and rapid stirring time 20min，the removing rates of COD and chromaare76%and 85%，respectively.Both COD and chromaof theeffluentcanmeet the requirements fornationaldischarge standard.

cokingwastewater；coagulation；enhanced ferric coagulant

X703.1

A

1005-829X（2016）10-0065-02

袁霄（1991—），在读硕士。电话：13162516870，E-mail：skiesyuan@163.com。

2016-06-29（修改稿）