氧化混凝剂在腈纶废水深度处理中的应用研究

Posted 2023-01-12 混凝

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腈纶废水生化处理出水难以达到国家排放标准，这成为研究与实际运行中一个亟待解决的环保问题。氧化混凝剂对腈纶废水的深度处理有较好的处理效果。在药剂成本不到2元/吨条件下，就可使出水COD含量降至100mg/L以下。氧化混凝剂使用方法与普通混凝剂相同，这为实际生产使用从操作与经济上提供了保障，也为该技术的进一步研究提供了参考。
[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2013)05-0080-02
我国是腈纶生产大国，产量约占全球总产量的40%。腈纶生产废水含有大量的难生物降解且有毒有害的有机污染物，这成为环保处理研究与实际控制的主要对象之一。目前，废水处理技术的基本思路主要是围绕物化法和生物法两种方法相结合展开的。国内经过多年的研究与实践，发现在采用复杂的预处理基础上，腈纶废水生化处理出水仍不能达到国家排放标准，COD浓度最低只能降解到220～300mg/L[3-4]，因此，腈纶废水生化处理后应增加物化处理方法以进一步去除难生化降解有机物。
污水深度处理的方法有很多，但混凝沉淀以操作简单、运行成本低、管理方便且适宜于大水量处理成为首选工艺。而混凝沉淀处理的核心是选择适宜的混凝剂。氧化混凝剂是国内最新出现的水处理产品，集氧化与混凝作用为一体，具有COD净化效果好、药剂投加量少等优点。该类型混凝剂的应用在国内尚处于起步阶段，本文采用北京某厂家生产的氧化混凝剂，在东北某腈纶污水处理厂进行了生化处理后的腈纶废水深度处理研究。研究结果为实际生产改造提供了依据。
1.实验水质及方法
实验用水取自东北某化纤集团污水处理厂二沉池出水，水质及分析方法如表1所示。

实验在现场室内进行。采用六个1000mL烧杯，在JJ—4A六联同步自动升降搅拌机(国华电器有限公司)进行混凝实验。各烧杯实验水样量1000mL，加入不同量的氧化混凝剂后，先在400r/min转速下搅拌1min，加入聚丙烯酰胺(PAM质量浓度0.1%)，再在80r/min转速下搅拌2min，静置40min后分别取上清液进行分析。
由于影响混凝效果的主要因素有混凝剂种类、pH、温度、混凝剂剂量等，故研究主要通过与普通型混凝剂的对比，考察了氧化性混凝剂不同投加量、pH和温度条件的处理效果优势。
2.实验结果及讨论
2.1普通混凝剂实验
实验发现，一般混凝剂的处理效果很差。在大量筛选试验的基础上，发现一种铁铝混合型混凝剂(简称普通混凝剂)的混凝效果较好。普通混凝剂的处理效果试验结果如下。
2.1.1混凝剂投加量的影响研究
在PAM投加量为8mL/L，温度在23℃，pH为7.7条件下，普通混凝剂(浓度为0.5%)不同投加量对废水中COD去除效果影响结果见图1。

从图1可知，在20mL/L以内，COD去除率随着混凝剂加量的最佳而增大。混凝剂投加量在20mL/L时，COD浓度由266mg/L降至143mg/L，此时去除率达到46.2%的最好水平；当继续增加投加量时，混凝效果反而变差，原因是过量的混凝剂使一部分已经絮凝的有机物重新回到水中，造成胶体复稳现象。
2.1.2pH和温度的影响研究
探索实验发现，普通混凝剂在碱性条件下的混凝效果较差，故进行了酸性与中性条件下混凝效果对比实验，结果见图2。从图2可以看出，pH=3时的COD去除率均低于pH=7.5时，说明普通混凝剂在中性条件下混凝效果最好。

由于腈纶废水排出时温度在60℃以上，生化处理出水的温度也可以保持较高的温度，故此研究了温度对混凝处理效果的影响。
试验结果见图3。由图3可知，28℃与35℃水温时，COD去除率相差较小，水温提高对混凝效果没有明显的作用效果。

2.2氧化混凝剂实验
氧化混凝剂本身具有很强的氧化性，其主要作用是将污水中不可生物降解的COD通过强化氧化作用，反应成N2、CO2、H2等气体和沉淀物，达到化学降解COD的目的。氧化混凝剂的处理效果试验结果如下。
2.2.1混凝剂投加量的效果研究
在PAM投加量为1mL/L，温度在25℃，pH为7.5，氧化混凝剂在不同投加量下对废水中COD去除效果研究，见图4。

从图4看出，氧化混凝剂对COD去除效果明显。氧化混凝剂投加量小于15mL/L时，COD去除率随着投加量的增加而急剧上升，之后COD开始缓慢下降。投加量在20mL/L时，COD浓度由250mg/L降至29mg/L，此时去除率达到88.4%的最好水平；考虑到药量选择既要满足处理效果又要尽量降低成本，故氧化混凝剂加量选择10mL/L，此时废水中COD含量可降至100mg/L以下，可达一级标准。
2.2.2pH和温度对混凝效果的影响
如图5所示，碱性条件和酸性条件对混凝效果影响不大。当pH分别为3.2、7.5、9.2，氧化混凝剂为10mL/L时，三者COD出水含量相差小于10mg/L。这样，实际中不调节原水pH情况下便能达到预期混凝效果。

在pH=7.5条件下，水温对氧化混凝效果的影响较小，如图6所示。当氧化混凝剂为10mL/L，水温升高到40℃时，效果略优于25℃时，出水COD含量降低22mg/L，去除率提高7%，考虑到两者均可达到标准排放，实际中选择原水温进行处理即可。

3.混凝剂经济效益分析
从表2可知，普通混凝剂与氧化混凝剂投加量相同的情况下，后者效果明显优于前者；普通混凝剂无法使出水COD达到140mg/L以下；氧化混凝剂在成本不到2元/吨条件下，就可使出水COD含量降至100mg/L以下，这为实际生产使用从经济上提供了保障。

4.结论
氧化混凝剂对腈纶废水的深度处理有较好的处理效果。在药剂成本不到2元/吨的条件下，就可使出水COD含量降至100mg/L以下。氧化混凝剂使用方法与普通混凝剂相同，这为实际生产使用从操作与经济上提供了保障。