混凝法深度處理焦化廢水技術(shù)

焦化廢水經(jīng)A2/O生化法處理后，尚含有大量的生物難降解有機(jī)物，COD和色度仍然較高。為了解決焦化廢水現(xiàn)有的處理工藝中的上述問題，本文以甘肅某鋼鐵集團(tuán)焦化廠生化外排水為研究對(duì)象，研究以下幾個(gè)項(xiàng)目：

（1)混凝處理降低焦化廢水中COD值的研究。主要研究以鋁鹽和鐵鹽作為混凝劑，在不同投加量、攪拌時(shí)間、pH值等條件下，對(duì)外排水樣的COD和NH3-N的處理效果，找出最佳方案。

（2)在混凝處理最佳方案的基礎(chǔ)上，試投加Fenton試劑，進(jìn)行深度處理。

力求通過以上研究，找出最佳方案，并通過調(diào)整工藝參數(shù)使武鋼焦化廠的生化外排水COD值能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)排放。

1、混凝實(shí)驗(yàn)

1.1 各種混凝劑初步處理效果的比較

取水樣200mL，在加入混凝劑后，置于六聯(lián)實(shí)驗(yàn)攪拌器的快速攪拌之下。攪拌方案如下：以200r/min的速度快速攪拌1min，60r/min的速度慢速攪拌30min，靜止沉淀30min后直接取樣分析測定水樣COD和NH3-N。以下是三種常用混凝劑在不同投加濃度的條件下，對(duì)水樣COD去除率的影響。

三種混凝劑的處理效果詳見圖1。由圖1可明顯看到混凝劑聚合硫酸鐵在幾種不同投加量的情況下效果較好，曲線較平緩，說明對(duì)于焦化廢水的混凝處理，PFS的效果穩(wěn)定?，F(xiàn)初步確定選用鐵鹽作為混凝劑，討論其在藥劑投加量、混凝攪拌時(shí)間、水樣pH值等情況下的處理效果。

考慮到工程項(xiàng)目操作的便利與經(jīng)濟(jì)，下面以簡單鐵鹽FeSO4代替以上的混凝劑，進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。

由表可見，COD隨試劑的投加量的增加而不斷變化，投加量達(dá)30ppm的時(shí)候達(dá)到最佳處理效果。

1.2 水樣的pH值對(duì)處理效果的影響

廢水中的pH值對(duì)混凝劑也有一定的影響。鐵鹽在pH值為4～11之間都能形成絮體。水樣中，游離的Fe2+和Fe3+易與氫氧根形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，效果較好。以下是用三價(jià)鐵離子FeCl3作為混凝劑，研究討論水樣在不同pH值的條件下，對(duì)處理效果的影響。

取pH為4.0、6.0、8.0和10.0四個(gè)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2分析可知，FeCl3的處理效果在水樣的pH=8.0的時(shí)候，處理效果達(dá)到最佳。

1.3 攪拌強(qiáng)度和時(shí)間的討論

由于混凝工藝包括混合、反應(yīng)和分離三個(gè)階段，混合階段的基本要求是使藥劑迅速而均勻地?cái)U(kuò)散到水中，投藥后的攪拌速度與時(shí)間對(duì)混凝效果有直接影響，通?；炷饔眯枰焖贁嚢瑁饔脮r(shí)間一般不超過2min，而絮凝作用則要求攪拌得緩慢。

以FeSO4作為混凝劑，在最佳投加量30ppm不變的條件下，進(jìn)一步研究討論混凝攪拌過程及時(shí)間對(duì)混凝效果的影響。開始快速攪拌仍然以1min不變。慢攪拌時(shí)間調(diào)整為10min、20min、30min。處理效果見圖2。

由坐標(biāo)曲線分析可知，在其他條件不變的情況下，當(dāng)慢攪拌時(shí)間為10min的時(shí)候處理效果最好。

1.4 混凝實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析

通過對(duì)上述4種混凝劑處理焦化廢水的研究可知，在焦化廢水處理中鐵系混凝劑，在降低COD方面具有良好的效果，不僅形成的絮凝體顆粒小、數(shù)量少、沉降速度快，且不造成二次污染，其主要處理技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于其它系列的絮凝劑，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水處理劑。PFS是一種比傳統(tǒng)絮凝劑效能更優(yōu)異的高分子混凝劑，其絮體形成速度快、顆粒密度大、沉降快、易分離，而且投加量少，對(duì)于COD有很好的去除效果。

鐵鹽在pH值為4～11間都能形成絮體。pH10時(shí)，水樣中游離的Fe2+和Fe3+易與OH形成Fe(OH)2、Fe(OH)3，效果稍好。本文選擇最佳pH值為8.0。

實(shí)驗(yàn)表明，在加入混凝劑過程中，攪拌有利于混凝劑的水解、分散和混凝作用。由于混凝處理后所形成的絮體體積相對(duì)較小，故一般在絮體形成后輕微攪拌甚至不攪拌更利于絮體的沉淀。值得注意的是，磁力攪拌對(duì)PFS的實(shí)驗(yàn)有一定影響，可使用機(jī)械攪拌，調(diào)整攪拌時(shí)間以達(dá)到最佳效果。

2、Fenton實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)的水樣來源為武鋼焦化廠生化外排水，經(jīng)研究討論出混凝劑投加的最佳方案為：以FeSO4作為混凝劑，投加濃度30ppm，在pH=8.0左右的條件下，先以150r/min快速攪拌1min，然后再以60r/min慢速攪拌10min后，靜置1h，可以達(dá)到最佳效果。

Fenton實(shí)驗(yàn)就在這種上述混凝處理方案的基礎(chǔ)上，對(duì)處理后的水樣進(jìn)行深度處理，力求使COD值能夠進(jìn)一步的降低。

2.1 FeSO4用量的確定

取上述水樣100mL，加入不同量的5%的FeSO4溶液，用H2SO4調(diào)節(jié)pH=3，然后加入2mL30%H2O2，磁力攪拌1h，測定廢水的COD值。

如圖3所示，當(dāng)H2O2的用量不變時(shí)，FeSO4溶液的最佳用量為1.5mL/100mL。

2.2 H2O2用量的確定

取廢水100mL，加入濃度為5.0%的FeSO4溶液1mL，加入H2SO4調(diào)節(jié)pH=3，再加入一定H2O2(30%)攪拌，測定COD值，結(jié)果見圖4。

H2O2用量對(duì)COD影響可以看出，當(dāng)FeSO4的用量不變時(shí)，H2O2的用量為2.0mL/100mL廢水。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

把混凝沉淀法與Fenton氧化法結(jié)合起來，并采用合理的FeSO4和H2O2投加方式，可提高COD去除率，降低Fenton法的成本?；炷DFenton法可以有效地去除廢水中的有機(jī)物質(zhì)?；炷齽┳罴淹都恿繛?/span>30ppm，Fenton試劑的最佳配比大約為H2O2：Fe2+＝50mmol/L：1mmol/L。

因此，將Fenton試劑氧化處理廢水中的難降解有機(jī)物，作為混凝處理的后續(xù)處理，對(duì)COD的去除效果較好，可以進(jìn)一步氧化COD中難降解的化合物。武鋼焦化廢水經(jīng)混凝―Fenton法處理后，出水COD值可達(dá)到100mg/L以內(nèi)，去除率達(dá)70%，COD達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

4、結(jié)論與建議

（1）混凝處理所用PFS、PAC等藥劑具有其各自的使用特性，掌握其反應(yīng)機(jī)理和投加技巧是化學(xué)混凝處理中的重要環(huán)節(jié)之一。因此使用前需做相應(yīng)的投加試驗(yàn)，以取得數(shù)據(jù)。生化出水COD在300mg/L左右采用混凝方法作為廢水三級(jí)處理較為合理，生化出水COD大于320mg/L采用此方法是不經(jīng)濟(jì)的。因PFS是偏酸性液體，混凝出水pH值都有一定降低，因此，PFS作混凝劑非常適用于偏堿性的水質(zhì)。對(duì)于中性廢水，在投加PFS后，有時(shí)需調(diào)整出水pH值。實(shí)驗(yàn)確定了對(duì)于所要處理的廢水，選擇合適的混凝劑，既需要滿足處理效果的要求，又要考慮到工程的經(jīng)濟(jì)效益。所以在大量的實(shí)驗(yàn)后，確定了作為初步處理的混凝過程中，混凝劑的種類、投加量、攪拌時(shí)間和水樣所調(diào)節(jié)的pH值等各項(xiàng)參數(shù)，達(dá)到了混凝處理的最佳效果，以便和后面的深度處理相配合，進(jìn)一步降低出水的COD值。但是，混凝處理對(duì)廢水中有機(jī)物和部分無機(jī)物(如硫化物等)有去除效果，但對(duì)氨氮幾乎沒有作用，因此，其它工序須保證氨氮的出水水質(zhì)。

（2）經(jīng)過生化處理的焦化廢水常含有許多用自然沉降法不能去除的懸浮物和可溶性膠體污染物，這類污染物質(zhì)也是COD的一個(gè)重要組成部分。對(duì)于此類物質(zhì)可采用化學(xué)藥劑破壞膠體和加以氧化，進(jìn)行了利用Fenton試劑深度處理混凝后的水樣的試探性研究工作。Fenton試劑可以氧化大部分的有機(jī)物，傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機(jī)物能被Fenton試劑氧化而有效去除。同時(shí)，Fenton試劑中用到的FeSO4和H2O2都是常見的廉價(jià)藥品。因此，Fenton法處理廢水具有巨大的應(yīng)用和研究價(jià)值。高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)于焦化廢水中的難降解有機(jī)物的氧化去除效果較好。經(jīng)過Fenton試劑氧化后，水樣的COD值降到100mg/L以內(nèi)，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但是使用Fenton試劑的工程操作控制不易。所以，對(duì)于利用Fenton試劑作為深度處理外排水的方案的可行性，有待進(jìn)一步研究討論。（來源：甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站）