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磁絮凝技术深度处理焦化废水的试验研究

张哲  
【摘要】:焦化废水是一种在煤气净化、煤高温炼焦、炼焦产品的回收及精制等过程中产生的工业废水。其化学成分复杂,无机化合物主要以铵盐的形式存在,有机化合物除酚类外,还有单环及多环芳香族化合物、含氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种污染物浓度高且难生物降解的工业废水。目前,国内大多采用A/O、A2/O等生化法处理焦化废水,但是由于焦化废水可生化性不高,经过生化法处理的废水仍达不到排放标准,需要对生化阶段的出水进行深度处理,现阶段应用较多的深度处理方法是混凝法和吸附法。吸附法一般采用活性炭、粉煤灰等作为吸附剂,但存在成本较高,残渣难以处理等问题。混凝法多采用聚合硫酸铁作混凝剂,它对于温度和pH值适用范围广,质优价廉,混凝效果显著。 磁絮凝技术是近几年比较热门的新兴水处理技术,以其独有的优势在水处理领域中得到越来越多人的认可与关注,在投加混凝剂的同时投加磁粉,不仅可以使絮凝作用得到强化,提高处理效果,还可以改善絮体结构,缩短沉降时间,而且磁粉还可以回收利用,是一种非常有发展潜力的水处理技术。本试验旨在探究磁絮凝技术在焦化废水处理领域的应用前景,以期为焦化废水处理工艺的改造及其达标排放提供参考。 本试验采用磁絮凝技术对焦化废水生化出水进行混凝处理,以CODcr、氨氮、浊度去除率为考察指标,首先通过单因素静态试验分别讨论聚合硫酸铁(PFS)投加量、聚丙烯酰胺(PAM)投加量、磁粉投加量、沉降时间、投加方式等因素对处理效果的影响,然后进行正交试验,找出各因素的最佳试验条件,最后通过平行试验,验证试验效果。试验结果和结论如下: (1)单独投加PFS,试验得到PFS最佳投加量为800mg/L,最佳沉降时间为30min,CODcr、氨氮、浊度去除率分别达到55.20%、18.12%和84.94%。 (2)在PFS投加量为800mg/L的试验条件下,投加PAM,得到PAM最佳投加量为8mg/L,最佳沉降时间为25min,CODcr、氨氮、浊度去除率分别达到61%、20.67%和89.76%。 (3)在PFS投加量为800mg/L,PAM投加量为8mg/L的试验条件下,投加磁粉,得到磁粉最佳投加量为400mg/L,最佳沉降时间为20min,CODc,氨氮、浊度去除率分别达到62.50%、22.26%和92.17%。 (4)通过对三种投加方式和顺序的考察,可以得出:先投加磁粉,再投加PFS,最后加絮凝剂PAM的投加方式最好。 (5)初步讨论了磁絮凝技术的处理效果和机理: 第一,磁絮凝技术可以加强絮凝效果,提高出水水质。其机理主要是磁粉依靠自身的磁力和较大的比表面积吸附悬浮颗粒,增加碰撞机会,配合絮凝剂,加强絮凝效果。 第二,磁絮凝技术可以改善絮体结构,缩短沉降时间。其机理是通过形成以磁粉为絮核的高密度复合磁絮凝体和加大絮体的比重达到快速沉降和高效分离的目的。 (6)由正交试验得出影响试验效果的因素主次顺序为:PFS投加量→PAM投加量→磁粉投加量→沉降时间。 (7)由正交试验得出各因素的较优水平为:磁粉投加量为400mg/L,PFS投加量为800mg/L,PAM投加量为8mg/L,沉降时间20min。 (8)在正交试验得出的最佳试验条件下,通过三组平行试验验证处理效果,CODcr、氨氮、浊度平均去除率分别可以达到62.23%、22.33%和92.07%。 (9)从技术和经济方面对磁絮凝技术深度处理焦化废水的可行性作了分析: 磁絮凝技术深度处理焦化废水在技术上是可行的。投加磁粉后各指标去除率均有所提高,沉降时间明显缩短,可以为焦化废水处理工艺的改造及其达标排放提供参考。 磁絮凝技术深度处理焦化废水在经济上也是可行的。只需在传统混凝深度处理的基础上,投加可重复利用或者以废治废的廉价磁种,即可实现高效絮凝沉降,药剂成本较低,而且沉降时间的缩短还可以减小构筑物体积,降低造价。


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