CN101209872A

CN101209872A - 钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂

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Publication number: CN101209872A
Application number: CNA2006101480980A
Authority: CN
Inventors: 邓文燕; 唐卫东; 郝玉凤; 付庆; 孙晓珑; 杨永平; 郑志宏; 杨荣
Original assignee: SHANGHAI JIU'AN WATER QUALITY STABILIZER PLANT
Current assignee: SHANGHAI JIU'AN WATER QUALITY STABILIZER PLANT
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: CN101209872B

Abstract

一种钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：它由两个部分组成，其中：第一部分由硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铝、三氯化铁、调节共聚物复配而成；第二部分由过氧化氢、过硫酸铵、磷酸聚合物、调节剂等复配而成。它能有效去除焦化废水中的CODcr，总氰、氟离子和色度，尤其是在COD、总氰较高时处理效果尤为明显，由A、B两种组份复合作用，A剂为固体，由多种无机成份化合物组成，投加前配制成25％的水溶液；B剂为液体，是一种环境友好型氧化剂；两者均有一定的氧化性，分别对废水中的污染因子协同作用，以达到去除目的。

Description

钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂

技术领域：

本发明属于水处理技术领域，特别是一种钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂。

背景技术：

通常废水中CN-的去除是采用氧化法，使之以气体的形式从废水中逸出，虽然废水中CN-的含量已降低，但逸出的气体毒性更甚，对大气环境造成二次污染，同时会对现场工作人员人身造成一定的危害。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，主要解决上述现有技术中所存在的技术问题，特别是处理焦化废水，能有效去除焦化废水中的CODcr，总氰、氟离子和色度，尤其是在COD、总氰较高时处理效果尤为明显。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：它由两个部分组成，其中：

第一部分由硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铝、三氯化铁、调节共聚物复配而成，其重量百分比组成是，硫酸亚铁20-50％，硫酸锌1-10％，硫酸铝20-50％，三氯化铁1-5％，调节共聚物1-5％；

第二部分由过氧化氢、过硫酸铵、磷酸聚合物、调节剂等复配而成；其重量百分比组成是，过氧化氢30-60％，过硫酸铵5-20％，磷酸聚合物5-10％，调节剂2-8％。

所述的钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：第一部分的重量百分比组成是，硫酸亚铁25-40％，硫酸锌3-6％，硫酸铝30-40％，三氯化铁2-5％，调节共聚物1-3％；第二部分的重量百分比组成是过氧化氢40-50％，过硫酸铵30-50％，磷酸聚合物1-10％，调节剂1-5％。

所述的钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：第-部分的重量百分比组成是，硫酸亚铁20-30％，硫酸锌1-3％，硫酸铝20-45％，三氯化铁1-5％，调节共聚物1-4％；第二部分的重量百分比组成是过氧化氢45-60％，过硫酸铵30-35％，磷酸聚合物1-5％，调节剂1-8％。

具体实施方式：

焦化废水中大量的氰化物和有机物是采用生物氧化法去除的，从生化反应室出来的水还需要进行物化处理才能够外排，本发明是在物化处理中是利用絮凝剂、亚铁离子和氧化剂协同作用，经絮凝-氧化降低水中的有机物(COD)、总氰、氟离子和色度；

①此废水体系中有机组分复杂，在废水体系加入一定量的Fe²⁺和H₂O₂(FENTON试剂)，在Fe²催化作用下，过氧化氢分解产生大量·OH(羟基自由基Hydroxyl Free Redical)从而降低废水中的有机污染物：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH+OH (1)

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO2·+H⁺ (2)

(1)式是快速反应。(2)式中Fe³⁺被还原为Fe²⁺，又迅速与H₂O₂反应生成羟基自由基，Fe²⁺在反应中起激发传递作用，使链反应能持续进行直至H₂O₂消耗贻尽，过程中将废水中的部分有机物分解成CO₂、H₂O等小分子的无机物，有效降低其COD值。

②由废水中的氟化物和石灰乳液可生成的氟化钙沉淀去除水中的F^-；

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓

但室温下CaF₂↓溶解度约为8％，该沉淀会部分溶解、致使水中F^-值反复升高，须使其生成溶度积更小的难溶化合物，故在加石灰的同时，加入适量磷酸盐，与水中氟形成难溶的磷灰石沉淀而去除之。

3H₂PO₄-+5Ca²⁺+6OH^-+F^-＝Ca₅(PO₄)₃F↓+6H₂O

③废水中的氰通常以游离的CN-、HCN及稳定性不同的各种金属络合物如[Ni(CN)₄]^2-·[Fe(CN)₆]^4-·[Fe(CN)₆]^3-等型式存在。在其废水中加入一定量的Fe²⁺、Fe³⁺，通过调节体系pH，使其与上述络合物易形成难溶的氰络合物沉淀Fe(MeL)Fe(CN)₆·H₂O，并因在碱性条件下不分解而从废水中去除(MeL代表钾或铵)。

④在其废水中加入一定量的多羟基铝盐和铁盐，水解生成类似于双亲分子的络合离子和多核络离子，其离子能进入液固界面，被电位离子牢固地吸附，压缩双电层并中和电位、卷带网捕从而使胶体脱稳或卷带网罗除去。再加入具有能被胶粒吸附的链状高分子聚合物(如聚丙烯酰胺)，通过吸附桥连作用的过程，形成微粒-高分子-微粒的结构，各高分子再互相搭接，形成大的絮凝体共沉淀，降低水中的有机物(COD)、总氰、氟离子和色度。

静态试验条件：

试验在六联絮凝搅拌仪和1000mL烧杯中进行。

模拟一段反应：取1000mL原水，在搅拌条件下连续加入已溶解为25％的A试剂和B试剂，反应10分钟后取下；

模拟一段反应：在空气鼓泡的状态下加入10％的石灰乳液，调节反应体系的PH值在6.5～7.0，继续空气搅拌，使二段反应总时间控制在15分钟。停止空气搅拌后，加入浓度为4‰的PAM溶液，用玻璃棒搅拌后静置。

检测：静置30分钟后，取上层清夜，进行主要污染因子分析。

水质指标分析根据国家环保局规定的标准方法进行，其中COD采用重铬酸钾法，F^-采用离子选择电极法，总CN^-采用分光光度法，色度采用稀释倍数法。

静态试验情况：

针对废水中污染因子含量的分析结果，逐一进行了药剂组成对不同污染因子去除率影响的试验，在药剂组成配比调整过程中，注重药剂作用的配伍协调性。尤其是在总CN^-和F^-的去除与COD的去除两者之间的协调方面，进行了一些对比性的试验，并取得了一定的经验。

A组分药剂由多种无机成份化合物组成，该组分主要是去除废水中污染因子中的CN^-与COD。A组分药剂由A₁、A₂、A₃、A₄、A₅组成，其中A₁和A₂、主要是调节反应时的PH值、降解废水中的有机物；A₃和A₄可增强反应后期的絮凝作用，A₅的作用主要是去除废水中污染因子中的CN^-。B组分药剂也是由几种无机成份化合物组成，与A组分药剂一起作用于废水中污染因子中的COD，该组分另一主要作用是去除废水中污染因子中的F^-。

这样进行药剂成分组合，是为了提高各组分间的配伍性，避免因去F^-的组分与其他组分之间产生反应，相互干扰，降低药剂整体效能。

鉴于废水中CN^-的特殊性，对A₅含量对的CN^-的去除率的影响进行了试验；

表一 A₅含量对的CN^-的去除率的影响

图1是T-CN^-去除率％——A₅含量％折线图，如图所示：随着A₅含量的增加，废水中CN^-的去除率呈上升的趋势，但含量达到3％后其去除率的增加趋于平缓，同时考虑到成本因素，在配比确定时采用4％的加入量。

A₃、A₄组份含量对絮凝状况的影响(A₅含量为5％不变)

表二 A₃、A₄组份含量对絮凝状况的影响

试验序号	A₃、A₄组份含量％	絮凝效果	沉降时间(分钟)	气浮时间(分钟)
试验序号	A₃、A₄组份含量％	絮凝效果	沉降时间(分钟)	气浮时间(分钟)	0	3	矾花小	2～3	44
1	4	矾花小	2～3	39	0	3	矾花小	2～3	44
1	4	矾花小	2～3	39	2	5	矾花中	2～3	42
3	6	矾花中	1.5～2	37	2	5	矾花中	2～3	42
3	6	矾花中	1.5～2	37	4	7	矾花中	1.5～2	52
5	8	矾花大	1.5～2	45	4	7	矾花中	1.5～2	52
5	8	矾花大	1.5～2	45	6	9	矾花大	1～1.5	41
7	10	矾花大	1～1.5	38	6	9	矾花大	1～1.5	41
7	10	矾花大	1～1.5	38	8	11	矾花大	1～1.5	33
9	12	矾花大	1～1.5	24	8	11	矾花大	1～1.5	33

图2是A₃、A₄含量——气浮时间折线图，如图所示：A₃、A₄组份含量在大于10％后，由于矾花大，反应过程中氧化剂分解有机物产生的大量气体难以较快释放出来，造成气浮。A₃、A₄组份含量在小于5％时，形成的矾花较小，沉降速度慢，且不利于形成的污泥的清除。根据现场条件和试验结果，药剂配比A₃、A₄组份含量选定为6～8％。

A₁、A₂组分含量对废水中污染因子中的COD去除率的影响；(A₃、A₄组份含量为8％不变)

表三 A₁、A₂含量对废水中污染因子中的COD去除率的影响

图3是A₁、A₂组份含量——COD去除率％折线图，如图所示：A₁、A₂组分含量在85～91％变化时对废水中污染因子中的COD去除率没有影响。

B组分药剂由B₁、B₂、B₃组成，其中B₁、B₂的作用是与A组分药剂一起降解废水中的有机物，B₃的作用主要是去除废水中污染因子中的F^-。

鉴于废水中污染因子中的F^-的特殊性，B₃含量对的F^-的去除率的影响

表四 B₃含量对废水中F^-去除率的影响

图4是B₃含量——F^-去除率折线图，如图所示：随着B₃含量的增加，废水中F^-的去除率呈上升的趋势，但含量达到7～8％后，其去除率的增加趋于平缓，同时考虑到成本因素，在配比确定时采用8％的加入量。

B₁、B₂组分加入量对废水中污染因子中的COD去除率的影响(B₃组份加入量保持不变)

表五 B₁B₂组分加入量对废水中COD去除率的影响

图5是B₁B₂组分——COD去除率折线图，如图所示：考虑到采用重铬酸钾回流法本身带来的偏差，B₁、B₂组分加入量在6～10mL时，对废水中污染因子中的COD去除率影响很小。

在综合考虑了药剂组成对废水中各污染因子的去除效果的影响后，确定了药剂的配比。

在前述药剂配比确定条件下，进行了试验条件PH控制对废水中污染因子和絮凝的影响。

表六 PH对废水中污染因子去除率及絮凝的影响

原水分析数据：T-CN：5.31mg/L；F^-：39mg/L；COD：462mg/L

序号	PH	COD	去除率	F^-	去除率	T-CN	去除率	色度	絮凝稳定时间
序号	PH	COD	去除率	F^-	去除率	T-CN	去除率	色度	絮凝稳定时间	1	6.2	132	71.4	4.0	89.7	0.45	91.5	30	＞30分钟气浮
2	6.4	140	69.7	3.9	90.0	0.39	92.7	30	＞30分钟气浮	1	6.2	132	71.4	4.0	89.7	0.45	91.5	30	＞30分钟气浮
2	6.4	140	69.7	3.9	90.0	0.39	92.7	30	＞30分钟气浮	3	6.3	138	70.1	4.6	88.2	0.44	91.7	30	＞30分钟气浮
4	6.6	141	69.5	4.6	88.2	0.42	92.1	30	＞30分钟气浮	3	6.3	138	70.1	4.6	88.2	0.44	91.7	30	＞30分钟气浮
4	6.6	141	69.5	4.6	88.2	0.42	92.1	30	＞30分钟气浮	5	6.8	143	69.1	4.8	87.7	0.56	89.5	30	＞30分钟气浮
6	6.9	128	72.3	5.3	86.4	0.48	91.0	30	＞30分钟气浮	5	6.8	143	69.1	4.8	87.7	0.56	89.5	30	＞30分钟气浮
6	6.9	128	72.3	5.3	86.4	0.48	91.0	30	＞30分钟气浮	7	6.8	132	71.4	5.2	86.7	0.6	88.7	30	＞30分钟气浮
8	7.0	125	72.9	6.8	82.6	0.54	89.8	30	27分钟气浮	7	6.8	132	71.4	5.2	86.7	0.6	88.7	30	＞30分钟气浮
8	7.0	125	72.9	6.8	82.6	0.54	89.8	30	27分钟气浮	9	7.2	120	74.0	7.2	81.5	0.67	87.4	30	＞30分钟气浮
10	7.4	124	73.2	9.7	75.1	0.72	86.4	30	24分钟气浮	9	7.2	120	74.0	7.2	81.5	0.67	87.4	30	＞30分钟气浮
10	7.4	124	73.2	9.7	75.1	0.72	86.4	30	24分钟气浮	11	7.7	131	71.6	12.4	68.2	0.69	87.0	30	19分钟气浮
12	8.4	152	67.1	15.4	60.5	0.82	84.6	30	16分钟气浮	11	7.7	131	71.6	12.4	68.2	0.69	87.0	30	19分钟气浮

图6是PH——COD、F^-、T-CN去除率折线图，如图所示：PH控制对废水中污染因子的影响主要体现在对F的去除上，当PH值≥7.2后，影响十分明显，因此在废水处理时要进行严格的控制。其次是对絮凝效果的影响。再次是对T-CN^-的去除的影响。对COD的去除影响没有前两者严重。对色度的影响甚为微，在PH稍高时，处理后的水色度反而较低。

由于采用的试验方式是静态条件下进行的，在动态试验时进行了三个不同配比别的试验。

动态模拟实验情况：

动态模拟实验条件：

原水流量：0.54m³/h

本发明药剂A组分配制成浓度为25％的溶液，根据处理量，药剂A组分加入流量为55～60mL/min，相当于1300～1500ppm。

本发明药剂B组分为液体，根据处理量，药剂B组分加入流量为10～12mL/min，相当于230～260ppm。

第一反应池的PH值控制在2.5～3.0；

第二反应池的PH值控制在6.5～7.0；

第二反应池末端加入PAM(浓度为4‰的溶液)，加入量为1～1.5mL/L

图7是混凝反应模拟试验装置流程图。

混凝药剂质量评价标准(以小试装置为准)：

配方处理后分析数据(PH为6.1)

取样分析时间：2006年5月9日14:00

指标名称	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度
指标名称	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度	宝钢环境监测站分析数据	/	5.5	121	30
去除率％	/	84.76	65.13	/	宝钢环境监测站分析数据	/	5.5	121	30
去除率％	/	84.76	65.13	/	上海久安水质稳定剂厂分析数据	0.45	6.3	131	30

去除率％

87.57

82.55

62.25

/

图8是配方效能比较，如图所示：根据初选试验的结果，对配方进行了微调，以平衡对各污染因子的去除率。并进行了复选试验。

复选试验数据

取样分析时间：2006年5月11日

原水分析数据	PH	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)
原水分析数据	PH	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)		6.31	5.31	39	462

A配方处理后分析数据(PH为6.8)

取样分析时间：2006年5月11日11:00

指标名称	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度
指标名称	T-CN(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度	宝钢环境监测站分析数据	0.656	6.9	98	30
去除率％	87.64	82.31	78.79	/	宝钢环境监测站分析数据	0.656	6.9	98	30
去除率％	87.64	82.31	78.79	/	上海久安水质稳定剂厂分析数据	0.47	7.2	116	30
去除率％	91.15	81.54	74.89	/	上海久安水质稳定剂厂分析数据	0.47	7.2	116	30

B配方处理后分析数据(PH为6.9)

取样分析时间：2006年5月11日12:30

指标名称	T-CN^-(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度
指标名称	T-CN^-(mg/L)	F^-(mg/L)	COD(mg/L)	色度	宝钢环境监测站分析数据	0.686	7.4	88	30
去除率％	87.08	81.03	80.95	/	宝钢环境监测站分析数据	0.686	7.4	88	30
去除率％	87.08	81.03	80.95	/	军天湖精细化工厂分析数据	0.54	6.8	110	30
去除率％	89.83	82.56	76.19	/	军天湖精细化工厂分析数据	0.54	6.8	110	30

动态试验与静态试验的比较

从上面动态试验与静态试验的的数据可以看出，由于药剂作用时间和环境的不同，在动态试验条件下，废水中COD的去除率要高于静态试验的去除率。T-CN^-和F^-的去除率基本上是相近的。

试验结论：

本发明药剂用于钢厂、电厂焦化废水处理是非常有效的，对废水中总氰、氟离子、有机物耗氧量的去除率基本平衡，能够达到环保排放要求。尤其在原水中污染因子含量较高时去除效果更为突出。本发明药剂性能能满足该系统工况条件以及设备防腐上的要求。无须增加设备投资和工艺管线更改。

Claims

1.一种钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：它由两个部分组成，其中：

2.根据权利要求1所述的钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：第一部分的重量百分比组成是，硫酸亚铁25-40％，硫酸锌3-6％，硫酸铝30-40％，三氯化铁2-5％，调节共聚物1-3％；第二部分的重量百分比组成是过氧化氢40-50％，过硫酸铵30-50％，磷酸聚合物1-10％，调节剂1-5％。

3.根据权利要求1所述的钢厂、电厂焦化废水专用混凝剂，其特征在于：第一部分的重量百分比组成是，硫酸亚铁20-30％，硫酸锌1-3％，硫酸铝20-45％，三氯化铁1-5％，调节共聚物1-4％；第二部分的重量百分比组成是过氧化氢45-60％，过硫酸铵30-35％，磷酸聚合物1-5％，调节剂1-8％。