CN101648731A

CN101648731A - 焦化废水深度处理剂及应用

Info

Publication number: CN101648731A
Application number: CN200910196017A
Authority: CN
Inventors: 潘碌亭; 吴锦峰; 束玉保
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2029-09-21
Also published as: CN101648731B

Abstract

焦化废水深度处理剂及应用，涉及一种焦化废水深度处理剂组分和使用方法。由200份重量改性钙盐，400～600份重量改性铝盐和1份重量聚丙烯酰胺组成；改性钙盐由5000份重量CaO和1份重量KMnO₄混合而成；改性铝盐由4份重量硫酸铝，1份重量三氯化铁和1份重量硅藻精土混合而成。分别将改性钙盐和改性铝盐配制成5％溶液，聚丙烯酰胺配制成0.1‰溶液后投加到经生化处理后COD为300～400mg/L、色度为150～250倍的焦化废水中，改性钙盐投加量100mg/L，改性铝盐250mg/L，聚丙烯酰胺0.5mg/L，强化混凝后测定焦化废水出水达到国家一级排放标准，COD＜100mg/L，COD的去除率为65％～75％且脱色效果好。本发明在氧化、吸附和絮凝协同作用下，吸附沉降速度快，产泥量少，运行成本低，能广泛适用于焦化废水深度处理。

Description

焦化废水深度处理剂及应用

技术领域

焦化废水深度处理剂及应用，涉及一种焦化废水深度处理剂组分，进一步涉及其使用方法。

背景技术

焦化废水是煤制焦炭过程中产生的废水，成分复杂，含有数十种无机和有机化合物，其中无机化合物主要含有大量硫氰化物、硫化物等；有机化合物主要有酚类，单环及多环芳香族化合物，同时也含有氮、硫、氧等杂环化合物等。传统的活性污泥法对酚、氰有很好的处理效果，当水力停留时间为12h～24h时，酚类物质的去除率可以达到99％以上，出水酚、氰浓度达到或接近排放标准。COD的去除则比较差，一般出水COD为250mg/L～350mg/L左右。这是由于焦化废水中含有一定量的难生物降解的有机物，使用传统活性污泥法不可能将其去除。国内目前对焦化废水的处理大多数采用常规的活性污泥法，经该法处理后的出水COD，NH₃-N和色度难以达到行业排放标准一级水平。所以焦化废水的深度处理具有深远的意义。

焦化废水深度处理方法有混凝沉淀法、吸附法、过滤-吹脱法、高级氧化法(O₃、ClO₂、Fenton和催化湿式氧化法)、生物处理方法(曝气生物滤池)等方法。吸附法采用活性炭为吸附剂可以达到较高的去除效率，但价格昂贵，且需酸洗再生，再生设备容易腐蚀，运行成本高。若采用其它吸附剂，使用量大，无法再生，产生二次污染。过滤-吹脱法耗酸、碱量大，操作复杂，且能源消耗大，产生灰渣。高级氧化法存在设备腐蚀严重、一次性投资较高、处理成本较高。生物处理方法建设费用和运行费用较高，而且容易受气候条件的影响。而混凝沉淀法设备简单、操作方便、运行费用低，同时絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与凝聚，可以使焦化废水深度处理取得更好的效果。

化学混凝法作为一项高效的污水处理技术已得到广泛应用，而混凝剂的运用是化学法处理污水的关键所在，是实现低耗和污水回用的技术亮点。传统无机高分子混凝剂应用较广的有聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)。由于铝盐的残留会造成环境污染、损害人体健康，而铁盐具有腐蚀性、处理后的水质存在色度问题，因而正逐步被复合药剂取代。目前主要有以下几大类复合药剂：

聚合铝铁无机高分子混凝剂，如聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)。铝铁复合混凝剂兼具铝盐净水效果优良和铁盐沉降速度快的优点，通过控制铝铁的配比可降低水中溶解性铝和铁的含量，从而减少金属离子残留造成的危害以及解决由色度引起的水质问题。但是由于铝铁盐的水解受温度的影响较大，对于低温低浊度的污水处理仍得不到理想的效果。

聚硅酸金属盐混凝剂是针对低温低浊度水处理中的困难而发展起来的一种无机高分子药剂，如聚硅硫酸铝(PASS)、聚硅硫酸铁(PFSS)、聚硅硫酸铝铁(PSAFS)。聚硅酸作为絮凝剂具有很强的粘结聚集能力，但由于其电中和能力弱、易凝胶不能成为独立产品。加入金属离子后，不但能增强其稳定性还能形成高分子量和高聚合度的长链，使其同时具有电中和及吸附架桥的能力，产生的絮体粗大、沉降性能佳。

有机高分子复合混凝剂，以丙烯酰胺类聚合物应用较为广泛。有机高分子混凝剂由于分子上的链节与水中胶体微粒有极强的吸附作用而混凝效果佳。但对于未经脱稳的胶体，由于静电斥力有碍于吸附架桥作用，通常作助凝剂使用。此外，有机高分子混凝剂的制造过程复杂，价格较昂贵。

发明内容

本发明的目的是公开一种对于不同的焦化废水水质环境均有良好的处理效果，在焦化废水深度处理领域具有广泛的适用性的焦化废水深度处理剂的组成，另外一个目的是提供焦化废水深度处理工艺。

为了达到上述目的，本发明针对生化法在工艺和经济效益上的不足，传统混凝剂和现有复合药剂在处理上仍然存在一些问题，研制出来的新型复配氧化絮凝剂，用于焦化废水的深度处理。

该焦化废水深度处理剂采用改性钙盐作为氧化剂，改性铝盐和聚丙烯酰胺(PAM)作为吸附絮凝剂，是多元复配组合剂。原料氧化钙、高锰酸钾、硫酸铝、三氯化铁、硅藻精土(杭州正洋水处理公司生产)、聚丙烯酰胺(PAM)均为市售工业级。

本发明由改性钙盐，改性铝盐和聚丙烯酰胺组成，其中改性钙盐的用量为200份重量，改性铝盐的用量为400～600份重量，聚丙烯酰胺的用量为1份重量。

改性钙盐是由5000份重量CaO和1份重量KMnO₄混合组成；改性铝盐由4份重量硫酸铝，1份重量三氯化铁和1份重量硅藻精土混合组成；聚丙烯酰胺为市售水溶性聚丙烯酰胺。

所述的焦化废水深度处理剂的应用：先将改性钙盐配制成5％溶液，改性铝盐配制成5％溶液，聚丙烯酰胺配制成0.1‰溶液。所有百分数为重量百分数。然后将它们投加到焦化厂经生化处理后COD为300～400mg/L、色度为150～250倍的焦化废水中，投加计量为改性钙盐100mg/L水，改性铝盐250mg/L，聚丙烯酰胺0.5mg/L水，采用强化混凝进行深度处理，平均水温为27℃、pH约为7.5，最后分别测定焦化废水出水色度和COD＜100mg/L，达到国家一级排放标准。

本发明的优点和效果如下：

1.由于本发明产品中高锰酸钾具有氧化性，可改变某些有机污染物的结构，使其易于被吸附或降解；硅藻精土有效吸附水中一些可溶性的胶体和小分子溶解性有机物促进絮体的形成；硫酸铝、三氯化铁溶于水中，形成各种羟基络合物，能够吸附水中悬浮的胶体，促进絮体成长，有利于悬浮胶体的去除，因此，与其它混凝剂相比，具有独特的氧化、吸附和絮凝协同作用，对于焦化废水深度处理具有良好的效果。

2.由于本发明产品加入PAM可以有效降低流体的摩擦阻力，同时PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降，因此吸附沉降速度快。

3.由于本发明产品通过上述作用很大地改善絮凝沉降条件，硫酸铝、三氯化铁和PAM能够高效地将水体中悬浮性和胶体性污染物，以及小分子溶解性有机物进行絮凝沉淀。

4.在进行焦化废水深度处理时，一般混凝剂对焦化废水COD的去除率在30％～40％之间，而且色度达不到排放要求；而本发明能够起到氧化耦合絮凝作用，焦化废水COD的去除率达到65％～75％。而且脱色效果较好，达到国家一级排放标准。

5.本发明的焦化废水深度处理剂加药量比其他混凝剂少很多，基本上为一般混凝剂的0.4～0.5，同时产泥量较少，可以较大降低运行成本。

6.由于本发明的焦化废水深度处理剂同时具有氧化、吸附和絮凝协同效应，又能以最佳配比使用，对焦化废水水质具有较强的适应性，因此，对不同焦化厂的焦化废水处理都能够达到国家排放标准。

附图说明

图1为本发明的流程示意图

图2使用本发明的焦化废水深度处理剂和其他絮凝剂处理焦化废水的效果对比图

具体实施方式

实施例1

制备焦化废水深度处理剂的步骤如下：

先购置工业级氧化钙、高锰酸钾、硫酸铝、三氯化铁、硅藻精土(杭州正洋水处理公司)、聚丙烯酰胺(PAM)。然后量取5000份重量的CaO和1份重量的KMnO₄混合制成改性钙盐。再将4份重量的硫酸铝，1份重量的三氯化铁和1份重量的硅藻精土混合制成改性铝盐。最后量取改性钙盐∶改性铝盐∶聚丙烯酰胺＝200∶400～600∶1份重量，组成焦化废水深度处理剂。

实施例2

用实施例1制备的焦化废水深度处理剂对某焦化厂的焦化废水进行深度处理，并与其它混凝剂进行效果比较。

称取改性钙盐、改性铝盐各5g，分别加水配置制成5％重量百分数溶液；称取聚丙烯酰胺0.5g，加水配制成0.1‰重量百分数溶液。

量取焦化厂的焦化废水，该焦化废水经生化处理后的水质情况为：COD为300～400mg/L、色度为150～250倍。将焦化废水深度处理剂加入焦化废水中，投加计量为改性钙盐100mg/L焦化废水，改性铝盐250mg/L焦化废水，聚丙烯酰胺0.5mg/L焦化废水，采用强化混凝进行深度处理(平均水温为27℃、水样pH约为7.5)，最后分别测定水样的COD、色度。

本发明的焦化废水深度处理剂与其它混凝剂的处理效果进行比较，结果如图2所示。按200∶500∶1的比例，改性钙盐的投加量为100mg/L，改性铝盐为250mg/L，聚丙烯酰胺为0.5mg/L。其它混凝剂投加量均为350mg/L。

从图2可以看到焦化废水深度处理剂对生化处理出水COD和色度的去除效果均优于其它混凝剂，去除率分别约为COD68％、色度80％。使用本发明的焦化废水深度处理剂处理焦化废水，出水COD＜100mg/L，达到国家一级排放标准。若生化处理出水氨氮含量满足排放要求，则可使出水水质达到回用水标准。

Claims

1.焦化废水深度处理剂，其特征在于：由改性钙盐，改性铝盐和聚丙烯酰胺组成，其中改性钙盐的用量为200份重量，改性铝盐的用量为400～600份重量：聚丙烯酰胺的用量为1份重量。

2.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理剂，其特征在于：改性钙盐是.由5000份重量CaO和1份重量KMnO₄混合组成；所述CaO和KMnO₄均为市售工业级产品。

3.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理剂，其特征在于：改性铝盐由4份重量硫酸铝，1份重量三氯化铁和1份重量硅藻精土混合组成；所述硫酸铝，三氯化铁和硅藻精土均为市售工业级产品。

4.根据权利要求1所述的焦化废水深度处理剂，其特征在于：聚丙烯酰胺为市售水溶性聚丙烯酰胺。

5.一种如权利要求1所述的焦化废水深度处理剂的应用，其特征在于：先将改性钙盐配制成5％溶液，改性铝盐配制成5％溶液，聚丙烯酰胺配制成0.1‰溶液，然后将它们投加到焦化厂经生化处理后的COD为300～400mg/L、色度为150～250倍的焦化废水中，投加量为改性钙盐100mg/L，改性铝盐250mg/L，聚丙烯酰胺0.5mg/L，在平均水温为27℃、pH为7.5下，采用强化混凝进行深度处理，最后测定焦化废水出水色度和COD＜100mg/L，达到国家一级排放标准；上述所有百分数为重量百分数。