CN117550766B

CN117550766B - 一种焦化废水组合处理剂及使用方法

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Publication number: CN117550766B
Application number: CN202410046239.6A
Authority: CN
Inventors: 朱月轩; 苏向红
Original assignee: Zhangjiakou Tianlong Technology Development Co ltd
Current assignee: Zhangjiakou Tianlong Technology Development Co ltd
Priority date: 2024-01-12
Filing date: 2024-01-12
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2044-01-12
Also published as: CN117550766A

Abstract

本申请涉及焦化废水处理技术领域，具体公开了一种焦化废水组合处理剂及使用方法。焦化废水组合处理剂包括铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂，铁碳处理剂由以下原料制成：铁碳颗粒、十六烷基三甲基氯化铵、3‑氨基丙基三乙氧基硅烷、水，铁碳颗粒主要由海绵铁、活性炭、有机粘合溶液制成，且海绵铁、活性炭、有机粘合溶液的重量配比为(45‑55):(5‑15):(8‑12)；转化剂由以下原料制成：硅酸钠、碳酸钠、磷酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸、水。该焦化废水组合处理剂，具有优良的COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，表现出废水处理效果好、使用简单、使用稳定的优点。

Description

一种焦化废水组合处理剂及使用方法

技术领域

本申请涉及焦化废水处理技术领域，更具体地说，它涉及一种焦化废水组合处理剂及使用方法。

背景技术

焦化废水主要来自焦炉煤气初冷、焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水。焦化废水的污染物成分复杂、种类繁多，主要包括氨氮、氰化物等无机污染物，还包括油、多环有机物(苯酚、砒咯、萘、砒啶、联苯、咔唑)等有机污染物。对于焦化废水的处理，多数厂家采用萃取法、吸附法、水解法、催化氧化法、降解酶法、生物氧化法等，例如采用废水处理剂对焦化废水进行处理。废水处理剂一般包括转化剂、分散剂、聚凝剂，通过转化剂、分散剂、聚凝剂对废水中的污染物进行转化、分散、聚凝，从而达到废水处理的目的。但是在实际使用中发现，采用转化剂、分散剂、聚凝剂配合使用，出水COD值、油含量、多环有机物仍然较高。因此，急需研究一种焦化废水处理组合剂，以提高废水处理效果。

发明内容

为了提高焦化废水处理效果，本申请提供一种焦化废水组合处理剂及使用方法。

第一方面，本申请提供一种焦化废水组合处理剂，采用如下的技术方案：

一种焦化废水组合处理剂，其包括铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂，铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂配合使用；

所述铁碳处理剂由以下重量百分数的原料制成：铁碳颗粒20-40%、十六烷基三甲基氯化铵3-7%、3-氨基丙基三乙氧基硅烷3-7%，余量为水，所述铁碳颗粒主要由海绵铁、活性炭、有机粘合溶液制成，且海绵铁、活性炭、有机粘合溶液的重量配比为(45-55):(5-15):(8-12)；

所述转化剂由以下重量百分数的原料制成：硅酸钠4-6%、碳酸钠7-10%、磷酸三钠1-5%、乙二胺四亚甲基膦酸0.1-0.5%，余量为水。

本申请的焦化废水组合处理剂，通过铁碳处理剂对废水进行处理，铁碳处理剂中的铁和碳能够形成铁碳微电解，降低废水中的有机污染物，然后通过吸附剂、转化剂、混凝剂，对废水中的有机污染物、悬浮物、离子进行吸附、转化、混凝，大大降低了COD值、油含量以及多环有机物，且COD去除率＞92%、油去除率＞94%、多环有机物去除率＞96%，表现出优良的废水处理效果，且具有使用简单、使用稳定的优点。

本申请的铁碳处理剂，通过海绵铁、活性炭、有机粘合溶液制备铁碳颗粒且形成铁碳微电解。活性炭不仅能够增加铁碳颗粒中的碳含量，形成稳定的铁碳微电解，而且还具有较高的吸附作用，能够大大增加铁碳颗粒对有机污染物的吸附，增强铁碳微电解对有机污染物的降解作用。进一步的，还采用十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷对铁碳颗粒进行处理，并在铁碳颗粒表面引入大量烷基、甲基铵离子基团、胺基、硅氧基，增强铁碳颗粒的吸附能力，提高COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，增加铁碳处理剂的使用效果。

本申请铁碳颗粒的原料中采用有机粘合溶液，其不仅起到粘合的作用，而且能够发生分解形成碳，增加了铁碳颗粒中的碳含量，也增加了铁碳颗粒中铁和碳的接触面积，还增加了铁碳颗粒的吸附能力，增强废水中有机污染物的去除效果。

优选的，所述铁碳颗粒的平均粒度为0.1-3mm。更优选的，所述铁碳颗粒的平均粒度为0.1-1.5mm。

在多个实施方案中，铁碳颗粒的平均粒度为0.5mm。其也可以根据需要将平均粒度设置为0.1mm、0.3mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等。

优选的，所述有机粘合溶液为羧甲基纤维素钠溶液、聚乙烯醇溶液、淀粉溶液中的一种或几种。

羧甲基纤维素钠溶液、聚乙烯醇溶液、淀粉溶液不仅来源丰富，原料易得，而且还具有优良的粘度，大大增加海绵铁和活性炭之间的结合强度，降低铁碳颗粒在制备或使用过程中出现破碎的情况，提高铁碳处理剂使用的稳定性和寿命。

优选的，有机粘合溶液为羧甲基纤维素钠溶液。羧甲基纤维素钠溶液由以下重量百分数的原料制成：羧甲基纤维素钠0.5-1.5%、乙醇5-15%，余量为水。

优选的，所述铁碳处理剂采用以下方法制备：

S1、将海绵铁、活性炭混合，然后加入有机粘合溶液，混合造粒，烘干，获得颗粒物；

S2、在惰性气体保护下，将颗粒物升温至600-800℃，保温处理2-4h，降温，获得铁碳颗粒；

S3、将水、十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合，然后加入铁碳颗粒，搅拌处理3-5h，过滤，烘干，获得铁碳处理剂。

本申请的铁碳处理剂，首先将海绵铁、活性炭、有机粘合溶液进行混合造粒，然后对颗粒物进行高温焙烧，大大增加海绵铁和活性炭的结合强度。之后将十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷接枝到铁碳颗粒表面，增加铁碳颗粒表面活性基团，提高铁碳颗粒对有机污染物的吸附，提高铁碳微电解对有机污染物的降解，增加废水处理效果。

优选的，所述转化剂采用以下方法制备：将水、硅酸钠、碳酸钠、磷酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸混合，获得转化剂。

在多个实施方案中，转化剂由以下重量百分数的原料制成：硅酸钠5%、碳酸钠8%、磷酸三钠3%、乙二胺四亚甲基膦酸0.2%，余量为水。其也可以根据需要将转化剂的原料配比设置为：硅酸钠4%、碳酸钠10%、磷酸三钠1%、乙二胺四亚甲基膦酸0.5%，余量为水。还可以根据需要将转化剂的原料配比设置为：硅酸钠6%、碳酸钠7%、磷酸三钠5%、乙二胺四亚甲基膦酸0.1%，余量为水。

优选的，所述吸附剂由以下重量百分数的原料制成：活性炭45-55%、矿渣粉25-35%、膨润土10-30%。

本申请的吸附剂，在原料中添加活性炭、矿渣粉、膨润土，其具有各种大小不一的空穴和孔隙，而且还具有大量的活性基团，能够大量吸附废水中的有机污染物，增强废水处理效果。

在多个实施方案中，吸附剂由以下重量百分数的原料制成：活性炭50%、矿渣粉30%、膨润土20%。其也可以根据需要将吸附剂的原料配比设置为：活性炭45%、矿渣粉25%、膨润土30%。还可以根据需要将吸附剂的原料配比设置为：活性炭55%、矿渣粉35%、膨润土10%。

进一步的，吸附剂采用以下方法制备：将活性炭、矿渣粉、膨润土混合，获得吸附剂。

优选的，所述混凝剂由以下重量百分数的原料制成：聚丙烯酰胺0.3-0.5%、聚合氯化铝0.3-0.5%、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1-0.3%，余量为水。

本申请的混凝剂，在原料中添加聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵，其能够通过电荷中和、吸附架桥等作用，将废水中的悬浮物、胶体等杂质快速聚集成大颗粒的固体物质，并增加固体物质的密实度，加速固体物质的沉淀，减少沉淀物体积，提高混凝剂的使用效果。

在多个实施方案中，混凝剂由以下重量百分数的原料制成：聚丙烯酰胺0.4%、聚合氯化铝0.4%、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.2%，余量为水。其也可以根据需要将混凝剂的原料配比设置为：聚丙烯酰胺0.3%、聚合氯化铝0.5%、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1%，余量为水。还可以根据需要将混凝剂的原料配比设置为：聚丙烯酰胺0.5%、聚合氯化铝0.3%、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.3%，余量为水。

进一步的，混凝剂采用以下方法制备：将水、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵混合，获得混凝剂。

第二方面，本申请提供一种焦化废水组合处理剂的使用方法，采用如下的技术方案：

一种焦化废水组合处理剂的使用方法，包括如下步骤：

T1、调节废水的pH值为3-4；

T2、向步骤T1处理后的废水中加入铁碳处理剂，搅拌处理3-5h，过滤；

T3、向步骤T2处理后的废水中加入吸附剂，搅拌处理5-7h，过滤；

T4、调节步骤T3处理后的废水pH值为9-10，然后加入转化剂，搅拌处理10-20min，然后加入混凝剂，搅拌处理10-20min，静置，过滤，出水，完成废水的处理。

本申请的使用方法，首先采用铁碳处理剂对废水进行处理，铁碳处理剂中的铁和碳能够在废水中形成原电池，利用铁和碳之间的电位差来实现对废水中有机污染物的降解。然后依次采用吸附剂、转化剂、混凝剂，对废水中的有机污染物、悬浮物、离子进行吸附、转化、混凝，达到净水的目的。

优选的，废水的COD值为1000-5000ppm、油含量为200-800ppm、多环有机物含量为500-1000ppm。

优选的，每1000g的废水中铁碳处理剂的使用量为4-6g、吸附剂的使用量为2-4g、转化剂的使用量为7-9g、混凝剂的使用量为1-3g。

对焦化废水处理剂中的铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂的使用量进行优化，经过焦化废水处理剂处理后的出水的COD值＜200ppm、油含量＜40ppm、多环有机物含量＜30ppm，使焦化废水处理剂对废水具有优良的处理效果。

在多个实施方案中，每1000g的废水中铁碳处理剂的使用量为5g，其也可以根据需要将使用量设置为4g、4.5g、5.5g、6g等。每1000g的废水中吸附剂的使用量为3g，其也可以根据需要将使用量设置为2g、2.5g、3.5g、4g等。每1000g的废水中转化剂的使用量为8g，其也可以根据需要将使用量设置为7g、7.5g、8.5g、9g等。每1000g的废水中混凝剂的使用量为2g，其也可以根据需要将使用量设置为1g、1.5g、2.5g、3g等。

综上所述，本申请至少具有以下有益效果：

1、本申请的焦化废水组合处理剂，通过铁碳处理剂形成的铁碳微电解对废水进行处理，然后通过吸附剂、转化剂、混凝剂，对废水中的有机污染物、悬浮物、离子进行吸附、转化、混凝，大大降低了COD值、油含量以及多环有机物，且使COD值＜200ppm、油含量＜40ppm、多环有机物含量＜30ppm，表现出废水处理效果好、使用简单、使用稳定的优点。

2、本申请的铁碳处理剂，通过海绵铁、活性炭、有机粘合溶液制备铁碳颗粒且形成铁碳微电解，还采用十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷对铁碳颗粒进行处理，在铁碳颗粒表面引入大量烷基、甲基铵离子基团、胺基、硅氧基，使铁碳处理剂保持更高的降解能力以及吸附能力，提高COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，增加废水处理效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

制备例I-1

一种铁碳处理剂，铁碳颗粒的平均粒度为0.5mm，且采用以下方法制备：

S0、配制有机粘合溶液。

有机粘合溶液为羧甲基纤维素钠溶液，羧甲基纤维素钠溶液由以下重量百分数的原料制成：羧甲基纤维素钠1%、乙醇10%，余量为水。将水升温至50℃，然后加入乙醇，搅拌处理1min。之后加入羧甲基纤维素钠，搅拌处理10min。降温至23℃，获得有机粘合溶液。

其中，羧甲基纤维素钠选自河北润步生物科技有限公司。

S1、在50g的海绵铁中加入10g的活性炭，搅拌处理5min，然后加入10g的有机粘合溶液，混合造粒。然后在温度为90℃下，烘干，获得颗粒物。

其中，海绵铁的平均粒度为50μm，选自石家庄润泽金矿产品有限公司；活性炭的平均粒度为15μm，活性炭为木质活性炭，选自石家庄宏森活性炭有限公司。

S2、在氮气保护下，将步骤S1获得的颗粒物升温至700℃，保温处理3h。降温至23℃，获得铁碳颗粒。

S3、取30g步骤S2获得的铁碳颗粒、5g的十六烷基三甲基氯化铵、5g的3-氨基丙基三乙氧基硅烷、60g的水。在水中加入十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌处理5min。然后加入铁碳颗粒，搅拌处理4h。之后进行过滤，在温度为90℃下，烘干，获得铁碳处理剂。

制备例I-2

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S1中，海绵铁、活性炭、有机粘合溶液的使用量不同，且海绵铁的使用量为45g、活性炭的使用量为15g、有机粘合溶液的使用量为8g。

制备例I-3

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S1中，海绵铁、活性炭、有机粘合溶液的使用量不同，且海绵铁的使用量为55g、活性炭的使用量为5g、有机粘合溶液的使用量为12g。

制备例I-4

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S3中，铁碳颗粒、十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、水的使用量不同，且铁碳颗粒的使用量为20g、十六烷基三甲基氯化铵的使用量为3g、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的使用量为7g、水的使用量为70g。

制备例I-5

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S3中，铁碳颗粒、十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、水的使用量不同，且铁碳颗粒的使用量为40g、十六烷基三甲基氯化铵的使用量为7g、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的使用量为3g、水的使用量为50g。

制备例II-1

一种吸附剂，其采用以下方法制备：在50g的活性炭中加入30g的矿渣粉、20g的膨润土，搅拌处理5min，获得吸附剂。

其中，活性炭的平均粒度为15μm，活性炭为木质活性炭，选自石家庄宏森活性炭有限公司；矿渣粉的平均粒度为50μm，矿渣粉为高炉矿渣粉，选自石家庄亿田矿产品有限公司；膨润土的平均粒度为75μm，且膨润土为钠基膨润土，选自石家庄睿腾矿产品加工有限公司。

制备例III-1

一种转化剂，其采用以下方法制备：在83.8g的水中加入5g的硅酸钠、8g的碳酸钠、3g的磷酸三钠、0.2g的乙二胺四亚甲基膦酸，搅拌处理5min，获得转化剂。

制备例IV-1

一种混凝剂，其采用以下方法制备：在99g的水中加入0.4g的聚丙烯酰胺、0.4g的聚合氯化铝、0.2g的聚二甲基二烯丙基氯化铵，搅拌处理5min，获得混凝剂。

其中，聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵选自巩义市佳鑫净水材料有限公司。

对照例

对照例I-1

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S1中，用等量的海绵铁替换活性炭。

对照例I-2

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S1中，用等量的活性炭替换海绵铁。

对照例I-3

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S3中，用等量的水替换十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

对照例I-4

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S3中，用等量的十六烷基三甲基氯化铵替换3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

对照例I-5

一种铁碳处理剂，其和制备例I-1的区别之处在于，步骤S3中，用等量的3-氨基丙基三乙氧基硅烷替换十六烷基三甲基氯化铵。

实施例

实施例1

一种焦化废水组合处理剂，其包括铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂。且铁碳处理剂采用制备例I-1的方法制备获得；吸附剂采用制备例II-1的方法制备获得；转化剂采用制备例III-1的方法制备获得；混凝剂采用制备例IV-1的方法制备获得。

一种焦化废水组合处理剂的使用方法，包括如下步骤：

T1、取1000g的废水，然后采用质量浓度为30%的硫酸溶液调节pH值为3.5。

其中，废水的COD值为2134ppm、油含量为637ppm、多环有机物含量为881ppm。

T2、向步骤T1处理后的废水中加入5g的铁碳处理剂，搅拌处理4h，过滤。

T3、向步骤T2处理后的废水中加入3g的吸附剂，搅拌处理6h，过滤。

T4、采用饱和氢氧化钠溶液调节步骤T3处理后的废水pH值为9.5。然后加入8g的转化剂，搅拌处理15min。然后加入2g的混凝剂，搅拌处理15min。之后静置处理1h，过滤，出水，完成废水的处理。

实施例2-实施例5

一种焦化废水组合处理剂，其和实施例1的区别之处在于，铁碳处理剂的来源不同，且实施例2-实施例5的铁碳处理剂依次分别采用制备例I-2到制备例I-5的方法制备获得。

对比例

对比例1

一种焦化废水组合处理剂，其和实施例1的区别之处在于，步骤T2中，用等量的水替换铁碳处理剂。

对比例2-对比例6

一种焦化废水组合处理剂，其和实施例1的区别之处在于，铁碳处理剂的来源不同，且对比例2-对比例6的铁碳处理剂依次分别采用对照例I-1到对照例I-5的方法制备获得。

性能检测

（1）分别取实施例1-实施例5、对比例2-对比例6步骤T2处理后的废水作为试样，并对试样的COD值、油含量、多环有机物含量进行检测，且计算COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，以此表示铁碳处理剂的使用效果，检测结果如表1所示。

表1 铁碳处理剂处理效果

从表1中可以看出，本申请的铁碳处理剂，具有较高的COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，COD去除率为52.3-55.8%、油去除率59.3-62.3%、多环有机物去除率为70.4-73.6%，表现出更高的废水处理效果。

将实施例1和对比例2-3进行比较，对比例2铁碳颗粒原料中添加海绵铁；对比例3铁碳颗粒原料中添加活性炭；实施例1铁碳颗粒原料中添加海绵铁、活性炭。由此可以看出，铁碳颗粒中通过海绵铁、活性炭之间的协同增效，能够大大增加COD去除率、油去除率、多环有机物去除率。

将实施例1和对比例4-6进行比较，对比例4铁碳处理剂原料中添加水；对比例5铁碳处理剂原料中添加十六烷基三甲基氯化铵；对比例6铁碳处理剂原料中添加3-氨基丙基三乙氧基硅烷；实施例1铁碳处理剂原料中添加十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷。由此可以看出，在铁碳颗粒表面接枝十六烷基三甲基氯化铵、3-氨基丙基三乙氧基硅烷，且利用两者之间的协同增效，显著增加铁碳处理剂的使用效果。

（2）分别取实施例1-实施例5、对比例1-对比例6步骤T4处理后的出水作为试样，并对试样的COD值、油含量、多环有机物含量进行检测，且计算COD去除率、油去除率、多环有机物去除率，以此表示焦化废水组合处理剂的使用效果，检测结果如表2所示。

表2 焦化废水组合处理剂处理效果

从表2中可以看出，本申请的焦化废水组合处理剂，通过铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂的配合使用，大大降低了COD值、油含量以及多环有机物，且COD去除率为92.1-95.4%、油去除率为94.7-97.3%、多环有机物去除率为96.8-99.3%，具有更高的COD去除率、油去除率以及多环有机物去除率。

将实施例1和对比例1进行比较，对比例1的焦化废水组合处理中原料中未使用铁碳处理剂；实施例1的焦化废水组合处理中原料中使用铁碳处理剂。由此可以看出，使用铁碳处理剂对废水进行处理，配合吸附剂、转化剂、混凝剂的使用，大大降低出水的COD值、油含量以及多环有机物，提高废水的处理效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：其包括铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂，铁碳处理剂、吸附剂、转化剂、混凝剂配合使用；

2.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述铁碳颗粒的平均粒度为0.1-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述有机粘合溶液为羧甲基纤维素钠溶液、聚乙烯醇溶液、淀粉溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述铁碳处理剂采用以下方法制备：

5.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述转化剂采用以下方法制备：将水、硅酸钠、碳酸钠、磷酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸混合，获得转化剂。

6.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述吸附剂由以下重量百分数的原料制成：活性炭45-55%、矿渣粉25-35%、膨润土10-30%。

7.根据权利要求1所述的一种焦化废水组合处理剂，其特征在于：所述混凝剂由以下重量百分数的原料制成：聚丙烯酰胺0.3-0.5%、聚合氯化铝0.3-0.5%、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1-0.3%，余量为水。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的焦化废水组合处理剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

T1、调节废水的pH值为3-4；

9.根据权利要求8所述的一种焦化废水组合处理剂的使用方法，其特征在于：废水的COD值为1000-5000ppm、油含量为200-800ppm、多环有机物含量为500-1000ppm。

10.根据权利要求8所述的一种焦化废水组合处理剂的使用方法，其特征在于：每1000g的废水中铁碳处理剂的使用量为4-6g、吸附剂的使用量为2-4g、转化剂的使用量为7-9g、混凝剂的使用量为1-3g。