環(huán)氧丙烷和苯乙烯生產(chǎn)廢水強化混凝除磷工藝

環(huán)氧丙烷和苯乙烯（SMPO）裝置工藝過程中添加聚磷酸鹽，其排出的工藝廢水經(jīng)過蒸發(fā)濃縮單元（ECU）、濃縮液焚燒爐（LCI）焚燒等處理后，廢水中總磷濃度較低，濁度較高，且存在大量的碳酸鹽、重碳酸鹽，不能滿足廣東省地方標準DB44／26―2001《水污染物排放限值》表4中TP一級排放的限值（ρ（TP）≤0．5mg／L）。對此類廢水的處理，國內(nèi)一些水處理專業(yè)廠家推薦通過添加氧化劑將聚磷酸鹽氧化為正磷酸鹽，再投加石灰等藥劑除磷的方案。此方案將廢水TP質(zhì)量濃度處理至不超過1mg／L，費用為15～30元／t（不含污泥處理費用），且產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，企業(yè)難以承受。

由于SMPO工藝廢水TP的質(zhì)量濃度僅有3mg／L左右，且正磷酸鹽占到50％左右，以顆粒、膠體形態(tài)存在的其他形態(tài)磷以及正磷酸鹽皆可以通過混凝沉淀的形式去除。本研究直接投加混凝劑進行混凝沉淀除磷，考察混凝沉淀除磷的影響因素及效果，為SMPO生產(chǎn)工藝廢水處理的工程化提供技術(shù)方案。

1、材料與方法

1．1 儀器和藥劑

（1）儀器。FA－ZR4－6混凝試驗攪拌機。

（2）藥劑。PFAC，質(zhì)量分數(shù)為10％；FeCl3，質(zhì)量分數(shù)為43％，稀釋至質(zhì)量分數(shù)為10％的溶液；陰離子型聚丙烯酰胺PAM，配制為質(zhì)量分數(shù)為0．1％的溶液；98％濃硫酸，分析純，稀釋至10％濃度水溶液。

1．2 廢水水質(zhì)

試驗用水取自SMPO生產(chǎn)裝置排水，廢水水質(zhì)如表1所示。

由表1可知，廢水含磷量不高，其中正磷酸鹽占TP的50％以上，存在大量碳酸鹽、重碳酸鹽，懸浮物濃度、pH值較高。

1．3 試驗方法

FeCl3對磷的去除率能穩(wěn)定保持在90％以上；PAFC除磷一方面是通過水解的鋁、鐵離子與磷酸鹽生成難溶物質(zhì)，另一方面鋁、鐵的聚合產(chǎn)物以強力的吸附架橋與網(wǎng)捕作用加速磷的去除。PAC和PAM聯(lián)用可以達到強化混凝除磷的作用。因此，試驗分別選用FeCl3及PFAC作為混凝劑，PAM作為絮凝劑。

由于SMPO生產(chǎn)廢水中碳酸鹽堿度較高，采用鋁鹽與鐵鹽除磷時，易生成Fe2（CO3）3、Al2（CO3）3，大大增加藥劑消耗量，也會產(chǎn)生過量廢渣。相關(guān)研究表明，鋁鹽與鐵鹽除磷藥劑最佳反應(yīng)的pH值一般在6．8～7．5，因此，考慮先將廢水加硫酸中和，降低碳酸鹽堿度，然后進行混凝除磷、除濁。

試驗在六聯(lián)攪拌機上進行，取1000mLSMPO生產(chǎn)廢水于500r／min下攪拌30s后，加入混凝劑運行1min，再于200r／min下運行10s后，加入PAM運行1min，再于70r／min下運行2min，于40r／min運行2min，沉淀15min，取上清液測定濁度及TP。試驗共設(shè)計1個空白、6個混凝劑投加量梯度、4個pH值控制梯度，以驗證在不同混凝劑投加量、不同pH值條件下TP及濁度的去除效果。試驗?zāi)繕藶槌鏊眩?/span>TP）≤0．5mg／L，濁度＜20NTU。

1．4 分析方法

TP、濁度、pH值等均采用國家標準方法測定。

2、結(jié)果與討論

控制pH值分別為9．37（原水）、8．5、8．0、7．5，其中當pH值為9．37時，混凝劑投加量為200~1500mg／L；當pH值為8.5時，混凝劑投加量為80～200mg／L；當pH值為8.0時，混凝劑投加量為50～300mg／L；當pH值為7.5時，混凝劑投加量分別為20、40、60mg／L。在此試驗條件下，PAM投加量為2mg／L，混凝沉淀除磷除濁的試驗結(jié)果見圖1~圖4。

由圖1~圖4可見，在不調(diào)節(jié)原水pH值的情況下，要使出水達到預(yù)期的濁度小于20NTU，TP質(zhì)量濃度小于0．5mg／L的目標，混凝劑的投加量很高，需要投加600mg／L以上，當混凝劑PFAC投加量為600mg／L時，出水TP質(zhì)量濃度為0．41mg／L，濁度為2．72NTU。將原水pH值調(diào)整至8．5，混凝劑的投加量大幅降低，當混凝劑PFAC投加量為120mg／L時，TP質(zhì)量濃度為0．37mg／L，濁度為3．9NTU。pH值繼續(xù)降低，混凝劑的投加量可繼續(xù)下降，但下降量較少，當pH值為7．5時，混凝劑PFAC的投加量可降低至60mg／L，出水TP質(zhì)量濃度為0．44mg／L，濁度為6．48NTU。

采用FeCl3作為混凝劑時，除磷效果較好，但出水濁度較高，通常在100NTU以上，難以滿足設(shè)計要求，不建議選用。

pH值對除磷除濁混凝劑的投加量影響較大，其主要原因是SMPO生產(chǎn)廢水中碳酸鹽堿度較高，生成Fe2（CO3）3、Al2（CO3）3，大大增加藥劑消耗量。通過加酸降低碳酸鹽堿度，有效提高了除磷除濁混凝劑的利用率。

綜上所述，在pH值為7．5～9．7的范圍內(nèi)采用PFAC作為混凝劑處理SMPO廢水，均能使出水TP的質(zhì)量濃度小于0．5mg／L，出水濁度小于20NTU，各處理方案的處理成本不同，加酸調(diào)節(jié)pH值至8．3～8．5時，中和藥劑費用最低，總成本為4～5元／t。綜合處理效果和藥劑成本，SMPO生產(chǎn)廢水強化混凝除磷的最佳除磷除濁方案是：硫酸中和＋PFAC混凝沉淀。

3、結(jié)論

（1）SMPO生產(chǎn)廢水強化混凝除磷時，PFAC和FeCl3藥劑的投加量受原水pH值的影響較大，其主要原因是原水中含有大量的碳酸鹽堿度，反應(yīng)生成Fe2（CO3）3、Al2（CO3）3，大大增加了藥劑消耗量。加酸中和調(diào)整原水pH值可以有效減少混凝劑的投加量。

（2）酸中和＋PFAC混凝處理SMPO生產(chǎn)廢水的最佳方案是：調(diào)節(jié)pH值至8．0～8．5，然后投加100～150mg／L的PFAC混凝劑、2mg／L的PAM絮凝劑進行混凝沉淀，出水TP質(zhì)量濃度可以達到0．3～0．5mg／L，濁度小于10NTU。

（3）酸中和＋PFAC混凝處理SMPO生產(chǎn)廢水的工藝流程簡單，處理出水滿足設(shè)計要求。相比氧化和石灰除磷的方案，化學(xué)污泥量少，運行成本低。（來源：中海油惠州石化有限公司）