CN101973653A

CN101973653A - 采用复合混凝法处理高浓度pam生产废水的方法

Info

Publication number: CN101973653A
Application number: CN 201010297930
Authority: CN
Inventors: 孙亚兵; 李振玉; 徐建华; 冯景伟
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: CN101973653B

Abstract

本发明公开了一种采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的方法，先调节高浓度PAM生产废水的pH值调至6.5～7.3，然后加入复合混凝液并搅拌反应，反应后沉淀，除去沉淀物；其中所述的复合混凝液是指由聚合氧化铝和凹凸棒土组成的复合混凝剂加入水中制成的悬浊液。本发明通过进一步优化凹凸棒土与PAC的比例，得到PAM废水的最佳处理效果，其方法工艺经济性合理，易于实现工程应用，操作简单，安装制造方便，易于推广。

Description

采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体来说就是采用复合混凝的方法净化高浓度PAM生产废水的方法及装置。

背景技术

聚丙烯酰胺(polyacrylamide，简称PAM)是一种无色、无腐蚀性的黏稠胶体聚合物，是多功能线型高分子化合物。世界上PAM的总产能约55万t/a，总产量约50万t/a。美国、日本、欧洲是PAM的主要生产国家和地区，其生产能力约占世界总生产能力的75％。中国PAM 的产能不断增加，总产能约l8万t/a，总产量约l4万t/a。

PAM 具有的特殊的物理化学性质，缘于分子结构上的特性。由于结构单元中含有酰胺基，易形成氢键，使其具有良好的水溶性。工业生产PAM排放的废水中含有大量丙烯腈、PAM、丙烯酰胺(AM)、阻聚剂等，其特点是水溶性好、粘度高、COD值高、不易生化。PAM本身基本无毒，因为它在进入人体后，绝大部分在短期内排出体外，很少被消化道吸收入。美国食品及药物管理局认为，PAM及其水解体是低毒或无毒的。PAM的毒性来自残留的丙烯酰胺(Acrylamide，简称AM)单体和生产过程夹带的有毒金属。AM为神经性致毒剂，对神经系统有损伤作用，中毒后表性出肌体无力，运动失调等症状。人群对丙烯酰胺的暴露是多途径的。职业环境中主要是通过皮肤接触，吸入粉尘或蒸气。对于普通人群则通过饮用被AM污染的水，吸烟以及食物摄人AM。长期接触AM可对生物体产生不良作用：包括影响神经系统，促进癌症的发生，影响生殖和发育等。

目前对于PAM生产废水的治理方法主要有高级氧化法、吸附法、SBR法、光催化、超声波降解等方法等。Fenton试剂氧化降解含PAM废水，Fenton试剂在pH=3的条件下能将PAM废水中的有机物降解，降低废水的TOC。Fenton试剂氧化降解聚丙烯酰胺发生的主要反应是PAM断链，变成更小的PAM分子，最后降解生成无机物。

在各种方法中，高级氧化法具有较好PAM去除率，但由于试剂成本高、反应条件难控制的问题，使得其难以大规模工业应用。因此，寻求一种经济上可行，易于工程实际实施的工艺方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有高浓度PAM废水治理的不足，提供一种利用高效复合混凝剂净化PAM废水的方法。

本发明的另一目的是提供一套可用于实际PAM废水治理的装置。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的方法，先调节高浓度PAM生产废水的pH值调至6.5～7.3，然后加入复合混凝液并搅拌反应，反应后沉淀，除去沉淀物；其中所述的复合混凝液是指由聚合氧化铝（PAC）和凹凸棒土组成的复合混凝剂加入水中制成的悬浊液。

本发明所指的高浓度PAM生产废水是指工业生产PAM所产生的废水，简称为PAM废水。其主要成分包括聚丙烯酰胺、丙烯酰胺，另外还有少量丙烯酸。因本发明所指的PAM生产废水中主要成分均为有机物，因此，采用COD来表征PAM生产废水中有机物的含量。一般而言，COD含量在10000mg/L以上的为高浓度有机废水。其中PAM生产工艺采用铜催化水合法，即采用丙烯腈在铜基催化剂存在下经水合反应来制备丙烯酰胺，所述方法包括使反应体系中出现在一个分子中具有活性亚甲基基团和酸性基团的化合物或其盐，然后使该含有丙烯酰胺的溶液与弱碱性或中度碱性的阴离子交换树脂接触。

其中复合混凝剂中聚合氧化铝与凹凸棒土的质量比采用4～8：1，优选采用5～7：1，最优选6：1。悬浊液的质量分数为10～30%，优选为10～20%，最优选为15%。复合混凝液的投加量为5～15mL/L PAM废水，优选的投加量为8～12mL/L PAM废水。

根据复合混凝剂的性质以及后续生物处理的要求，需将原PAM废水在中和池（2）内调节pH。如果原水为酸性，则用计量泵投加生石灰水；如果原水为碱性，则用计量泵投加稀盐酸，最终调节到pH在6.5-7.3范围内。在调节pH值或进行反应时，高浓度PAM生产废水在反应器内采用上下折流式流动。反应后的沉淀时间需不小于两个小时，以保证所产生的絮体充分沉淀下来，使废水得到净化，为后续处理提供条件。搅拌反应时搅拌机的转速调整在100～200r/min，废水反应的时间在5～20min。

一种采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的装置，包括酸碱罐、中和池、混凝池、复合混凝剂罐和沉淀池，所述酸碱罐的出口与所述中和池相通，所述中和池设有高浓度PAM生产废水入口，所述中和池内设有使废水上下折流的档板机构，所述中和池的出口通过管路通入所述混凝池中，所述复合混凝剂罐经过管路与所述混凝池相连，所述混凝池内也设有使废水上下折流的档板机构，所述混凝池的出口与所述沉淀池相通。

在混凝池内还设有搅拌装置，其中混凝池以及搅拌装置需做防腐处理。装置中使用的各计量泵的型号也需满足耐腐蚀性。

前述的处理PAM废水的方法采用上述装置，可以达到最好的处理效果。

本发明利用复合混凝剂处理PAM废水，聚合氧化铝与凹凸棒土二者在特定比例及条件下的混合使用，不仅利用了PAM在矿物质上有较强的吸附能力，还综合利用了凹凸棒土具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能以及聚合氯化铝（PAC）的混凝效果，在聚合氧化铝与凹凸棒土的协同作用下，使废水中的PAM同时进行电中和、吸附、吸附晶核凝聚、混凝、絮凝等多种相互配合相互促进的处理。本发明对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的PAM废水都可达到好的混凝效果，特别是本方法可以使高浓度PAM废水得到一定程度上的净化，其对高浓度PAM生产废水的COD去除率可达45%以上。

本发明通过进一步优化凹凸棒土与PAC的比例，得到PAM废水的最佳处理效果，其方法工艺经济性合理，易于实现工程应用，操作简单，安装制造方便，易于推广。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

本发明的处理高浓度PAM生产废水装置的结构如图1所示，包括酸碱罐5、中和池2、混凝池3、复合混凝剂罐6和沉淀池4，酸碱罐5的出口与中和池2相通，中和池2设有高浓度PAM生产废水入口，该入口的管路上还设有用以向中和池2内加入废水的提升泵1，中和池2内设有使废水上下折流的档板机构，中和池2的出口通过管路通入混凝池3中，混凝池3内设有搅拌装置，复合混凝剂罐6经过管路与混凝池3相连，混凝池3内也设有使废水上下折流的档板机构，混凝池3的出口与沉淀池4相通。

高浓度PAM废水经泵提升至中和池，在中和池第一格内投加酸碱药剂，废水经过上下折流后充分混合，最终中和池出水保证pH维持在6.5-7.3范围内。PAM废水自流入复合混凝反应池，在复合混凝反应池第一格内投加复合混凝剂并充分搅拌，大分子PAM与复合混凝剂PAC和凹凸棒土发生电中和、吸附、凝结，使絮体逐渐长大，废水经过上下折流后充分反应。自流入沉淀池，在沉淀池内停留不小于2小时最终在沉淀池内沉淀下来，使废水得到最大程度的净化。下述各例均采用本装置对由铜催化水合法工艺生产PAM过程中产生的废水进行处理。

实施例1

原COD为11000mg/L的PAM废水采用复合混凝法处理，PAC和凹凸棒土按质量比6:1混合，配制成质量分数为15%的悬浊液。复合混凝剂的投加量为10ml/LPAM废水，pH在6.8时，沉淀时间为2个小时。经检测PAM废水的COD去除率为49.7%。

实施例2

同实施例1，仅将同实施例1中PAC和凹凸棒土按质量比改为4:1，经检测PAM废水的COD去除率为45%。

实施例3

同实施例1，仅将同实施例1中PAC和凹凸棒土按质量比改为8:1，经检测PAM废水的COD去除率为44.3%。

对比例1

同实施例1，仅将同实施例1中PAC和凹凸棒土按质量比改为2:1，经检测PAM废水的COD去除率为39%。

对比例2

同实施例1，仅将同实施例1中PAC和凹凸棒土按质量比改为10:1，经检测PAM废水的COD去除率为43.5%。

实施例4

同实施例1，仅将同实施例1中复合混凝剂的投加量改为8ml/LPAM废水，经检测PAM废水的COD去除率为46%。

实施例5

同实施例1，仅将同实施例1中复合混凝剂的投加量改为6ml/LPAM废水，经检测PAM废水的COD去除率为40.6%。

实施例6

同实施例1，仅将同实施例1中复合混凝剂的投加量改为12ml/LPAM废水，经检测PAM废水的COD去除率为47.5%。

实施例7

同实施例1，仅将同实施例1中复合混凝剂的投加量改为14ml/LPAM废水，经检测PAM废水的COD去除率为44%。

实施例8

同实施例1，仅将同实施例1中pH改为在6.5时，经检测PAM废水的COD去除率为46.5%。

实施例9

同实施例1，仅将同实施例1中pH改为在7时，经检测PAM废水的COD去除率为47%。

对比例3

同实施例1，仅将同实施例1中pH改为在6时，经检测PAM废水的COD去除率为39.5%。

对比例4

同实施例1，仅将同实施例1中pH改为在7.5时，经检测PAM废水的COD去除率为42%。

对比例5

同实施例1，仅去除实施例1中复合混凝剂中的PAC，经检测PAM废水的COD去除率为27.5%。

对比例6

同实施例1，仅去除实施例1中复合混凝剂中的凹凸棒土，经检测PAM废水的COD去除率为29%。

Claims

1.一种采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的方法，其特征在于先调节高浓度PAM生产废水的pH值调至6.5～7.3，然后加入复合混凝液并搅拌反应，反应后沉淀，除去沉淀物；其中所述的复合混凝液是指由聚合氧化铝和凹凸棒土组成的复合混凝剂加入水中制成的悬浊液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述复合混凝剂中聚合氧化铝与凹凸棒土的质量比为4～8：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述复合混凝剂中聚合氧化铝与凹凸棒土的质量比为6：1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述悬浊液的质量分数为10～30%。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述悬浊液的质量分数为15%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述复合混凝液的投加量为5～15mL/L PAM废水。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述复合混凝液的投加量为8～12mL/L PAM废水。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于调节pH值或进行反应时，高浓度PAM生产废水在反应器内采用上下折流式流动；反应后的沉淀时间不小于2小时。

9.一种采用复合混凝法处理高浓度PAM生产废水的装置，其特征在于包括酸碱罐、中和池、混凝池、复合混凝剂罐和沉淀池，所述酸碱罐的出口与所述中和池相通，所述中和池设有高浓度PAM生产废水入口，所述中和池内设有使废水上下折流的档板机构，所述中和池的出口通过管路通入所述混凝池中，所述复合混凝剂罐经过管路与所述混凝池相连，所述混凝池内也设有使废水上下折流的档板机构，所述混凝池的出口与所述沉淀池相通。