安耀辉,彭中良,杜小庆
(陕西陕焦化工有限公司,陕西渭南 711712)
微气泡气浮系统在焦化废水预处理中的应用
安耀辉,彭中良,杜小庆
(陕西陕焦化工有限公司,陕西渭南 711712)
焦化废水属于难降解工业废水,采用微气泡气浮系统对该类废水进行预处理研究,探讨了絮凝剂投加量和废水酸碱度对废水混凝气浮预处理效果的影响。结果表明:PAC和PAM分别投加800mg/L和60mg/L时,经混凝气浮,废水的色度和化学需氧量去除率分别可达80%和65%,具有良好的实验效果,工程应用前景广阔。
气浮;微气泡;焦化废水;预处理;PAC;PAM
Abstract:Coking wastewater is a kind of refractory industrial wastewater.Under the conditions of pH 7.5,dosage of polymerization aluminum chloride(PAC)800mg/L and dosage of polyacrylamide(PAM)60 mg·L-1,removal rate of Chromaticity and chemical oxygen demand(COD)could be achieved 80% and 65% for coking wastewater by coagulation and air flotation.
Key words:air flotation;micro-bubble;coking wastewater;pretreatment;PAC;PAM
焦化行业是用水和环境污染最为严重的行业之一,焦化厂主要生产焦炭、商业煤气、硫铵和轻苯等化工产品。焦油回收系统采用硫铵流程,焦油加工采用管式炉两塔连续蒸馏,工业奈生产工艺为双炉双塔连续蒸馏、洗涤、精制。在焦炉煤气冷却、洗涤、粗苯加工及焦油加工过程中,产生含有酚、氰、油、氨及大量有机物的工业废水。焦化废水含大量的苯酚、多环及杂环化合物,生化性极差,属于典型的难降解工业废水。气浮技术在印染、炼油、电镀和焦化等废水的处理中都已经得到了广泛应用。本文采用微气泡气浮系统对焦化废水的混凝气浮预处理进行了研究,为实际工程应用提供参考依据。
实验废水直接取自某焦化厂污水调节池,主要水质指标如下表1所示。
表1 某焦化厂污水调节池水质指标
水处理絮凝剂(聚合氯化铝、聚丙烯酰胺)及化验药剂(重铬酸钾、硫酸银、硫酸、硫酸汞、硫酸亚铁铵、指示剂等)。
微气泡气浮系统(产生气泡粒径在40μm左右)、浊度仪、电子天平、紫外-可见分光光度计等。水槽采用分格开口玻璃缸,尺寸为:100cm(长)×55 cm(宽)×100cm(高),装置组建如下图1所示。
图1 实验装置简图
实验在气浮装置内进行(装置如图1所示),先将焦化废水加入到水槽中,调节pH值后加入一定的絮凝剂并搅拌一段时间,然后开启气浮系统,将被处理污水在用水泵加压到3~4kg/cm2,送入溶气罐,在罐内使空气充分溶于水中,然后在气浮池中经释放器突然减到常压,这时溶解于水中的过饱和空气以微细气泡在池中逸出,将水中悬浮物颗粒或油粒带到水面形成浮渣排除,处理后从出水口取样检测。
研究表明,该类废水多采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺(分别简称:PAC和PAM)进行混凝预处理。实验首先考察了PAM和PAC两种絮凝剂的投加用量对色度去除率的影响。调节废水pH至中性,固定其中一种絮凝剂的用量,改变另一种絮凝剂的用量,进行单一因素法分别探讨了PAM和PAC的投加量对焦化废水混凝气浮预处理色度去除率的影响,结果如图2所示。
图2 不同PAC和PAM的投加量处理下的脱色率
如图2(a)所示:在适当范围内,PAC增多时,羟基铝络合聚集体就会增加,胶体脱稳后各自之间存在的吸附架桥和脱稳的胶粒被网捕卷扫的能力加强,从而脱色率逐渐增加;当PAC投加量超过800 mg/L后,去除率随投加量增加变化小。
如图2(b)所示:随PAM投加量增大,脱色率先增加,后出现下降。推测如下:适量的PAM投加后能促进脱稳絮粒基团增大,提高了气浮气泡的黏附强度和数量,使原来上浮较慢絮粒的絮凝大幅改善,进而提高气浮效率;但当投加过量时,会在水里形成亲水胶束,当其与絮粒黏附时就会增强絮粒的亲水性,降低了气泡和絮粒之间黏附的概率,反而引起了气浮效率的下降。
不同pH情况下,絮凝剂水解状态不同,直接影响其效果。按照上述PAC和PAM投加量探讨结果,分别投加800mg/L和60mg/L,不同pH值下COD去除结果如图3所示。
图3 不同pH值预处理下的脱色率
从上图可以看出,该预处理工艺合适的pH值为6~8,此时脱色率达到60%以上。当pH值小于6时,混凝剂水解产物以Al3+为主,絮凝效果变差,含显色基团的有机物脱色处理效果差。当pH值在6~8时,絮凝剂水解产物为Al(OH)3为主,吸附絮凝能力很强,脱色效果好。但当pH大于8以后,水解产物以Al(OH)4-为主,水中胶体无法与其结合,导致处理效果变差。
根据以上分析,调节废水pH值在7.5左右,PAC和PAM投加量分别为800mg/L和60mg/L,进行混凝气浮试验,考察处理效果,具体如下表所示。
表2 焦废水处理效果
综上,对于焦化废水混凝气浮预处理效果比较好,PAC和PAM投加量分别为 800mg/L和60mg/L时,气浮处理效率较高,矾花很密实,色度和COD去除率分别达到80%和65%。
通过以上对焦化废水气浮预处理实验,可以得出以下几点结论:①混凝气浮对焦化废水预处理色度和COD去除效果明显,色度和COD去除率分别可以达到80%和65%。②絮凝剂投加量及水质酸碱度对预处理影响较大。③气浮预处理可行性较强,适应性比较广,操作简便,运行可靠,值得广泛推广和深入研究。
[1] 陈翼孙,胡斌.环境工程治理丛书:气浮净水技术[M].北京:中国环境科学出版社,1992:52-69.
[2] 陈昌海.焦化废水处理技术现状及研究进展[J].污染防治技术,2017,30(1):15-19.
Study on Pretreatment of Coking Wastewater With A Flotation System Generating Micro-bubbles
An Yao-hui,Peng Zhong-liang,Du Xiao-qing
X784
A
1003–6490(2017)09–0224–02
2017–07–25
安耀辉(1983—),男,陕西铜川人,工程师,主要从事焦化环保治理方面的研究工作。