混凝沉淀處理煤制甲醇廢水的實(shí)驗(yàn)研究

趙忠萍,　鄭彭生,　高　杰

(1.兗礦國宏化工有限責(zé)任公司, 山東 鄒城 273512; 2.煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院, 杭州 311201)

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混凝沉淀處理煤制甲醇廢水的實(shí)驗(yàn)研究

趙忠萍1,鄭彭生2,高杰2

(1.兗礦國宏化工有限責(zé)任公司, 山東 鄒城 273512; 2.煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院, 杭州 311201)

為進(jìn)一步提高煤制甲醇廢水中SS及COD的去除效果,采用混凝沉淀工藝對煤制甲醇廢水進(jìn)行預(yù)處理。通過混凝攪拌實(shí)驗(yàn)分析混凝劑加藥量、混凝時(shí)間、PAC與PAM復(fù)配投加對濁度及COD去除效果的影響。結(jié)果表明:在PAC、PAFC及PFS三種混凝劑中,最佳混凝劑為PAC;在PAC加藥量為60 mg/L的情況下,最佳混凝時(shí)間為20～25 min;在PAC投加60 mg/L、非離子型PAM投加 0.2 mg/L、混凝20 min的條件下,PAC與PAM復(fù)配投加可避免膠體再穩(wěn),并將濁度及COD的去除率分別提高至81.8%和12.5%。

煤制甲醇廢水; 混凝沉淀; 預(yù)處理

0　引　言

近年來,作為清潔能源和石油化工原料的替代品,甲醇的市場需求持續(xù)增加。在我國,煤制甲醇已成為生產(chǎn)甲醇的主要方式[1],但煤制甲醇廢水的處理問題卻在一定程度上限制了煤制甲醇企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。煤制甲醇廢水來源于煤制氣的發(fā)生、凈化、合成等工藝過程,一般包括煤氣化廢水、地面沖洗水、煤漿系統(tǒng)沖洗水、甲醇精餾廢水、雜醇油、氫回收裝置含醇廢液、脫硫廢水及部分生活污水[2]。對于煤制甲醇廢水的處理,國內(nèi)一般采用SBR及A/O工藝進(jìn)行生化處理[3-7],相關(guān)研究及應(yīng)用較多[8-9],而對物化預(yù)處理技術(shù)的研究文獻(xiàn)卻很少[10]。實(shí)際上,水煤漿加壓氣化過程中產(chǎn)生的SS和不溶性COD需要在生化處理之前進(jìn)行混凝沉淀預(yù)處理，由此可強(qiáng)化處理系統(tǒng)對SS和COD的去除，確保最終出水水質(zhì)滿足高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)排放要求。

1　材料與方法

1.1原水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用水取自兗礦國宏化工有限責(zé)任公司污水處理站調(diào)節(jié)池,國宏公司采用“德士古”水煤漿加壓汽化、克勞斯脫硫、低溫甲醇洗[11]等工藝生產(chǎn)甲醇。調(diào)節(jié)池中的綜合廢水以汽化廢水為主,另外還包括煤漿系統(tǒng)沖洗水、甲醇充裝站沖洗水及廠區(qū)生活污水,實(shí)驗(yàn)期間的具體水質(zhì)情況見表1。

表1　進(jìn)水水質(zhì)

1.2實(shí)驗(yàn)方法

2　結(jié)果分析

2.1混凝劑優(yōu)選

圖1　混凝劑投加量對各指標(biāo)的影響

由圖1a可見,對于PAC及PAFC兩種藥劑來說,在加藥量D≤60 mg/L的情況下,隨著加藥量的提高,出水濁度減小；當(dāng)D=60 mg/L時(shí),出水濁度最低;當(dāng)D>60 mg/L后,隨著加藥量的提高,出水濁度增大,而提高PAFC加藥量對濁度的影響更為明顯。對于PFS來說,在加藥量D≤20 mg/L的情況下,隨著加藥量的提高,出水濁度都隨著加藥量的提高而減小；D=20 mg/L時(shí),出水濁度最低；D>20 mg/L后,繼續(xù)提高PFS加藥量不利于濁度的去除。

對比三種藥劑對濁度的去除效果可以發(fā)現(xiàn): PAC、PAFC的最佳加藥量均為60 mg/L,在最佳加藥量時(shí)對濁度去除效果優(yōu)于PFS，PAC對濁度的去除率為79.2%;當(dāng)三種藥劑的加藥量大于最佳加藥量后,膠體顆粒吸附脫穩(wěn)后發(fā)生再穩(wěn),出水濁度都隨著加藥量的提高而增大,在投加PAC的情況下,濁度的增加趨勢較為平緩;單獨(dú)使用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑易發(fā)生膠體再穩(wěn)現(xiàn)象,這是由于顆粒因超荷現(xiàn)象而導(dǎo)致的重新穩(wěn)定,在單獨(dú)使用無機(jī)混凝劑時(shí),要注意控制混凝劑的用量,避免膠體再穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。考慮到實(shí)際運(yùn)行過程中煤化工廢水水質(zhì)的波動(dòng),PAC對濁度去除效果較其他兩種藥劑更為穩(wěn)定可靠。

從圖1b可以看出,加藥量在10～80 mg/L的范圍內(nèi),PAC、PAFC及PFS對COD的最高去除率分別為11.6%、8.6%和5.9%,PAC對COD的去除效果最好,最佳加藥量為60 mg/L。對于這三種藥劑,當(dāng)加藥量大于最佳加藥量之后,COD的去除效果明顯變差。

從濁度、COD的去除效果和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性上來考慮,PAC較其他兩種藥劑更有優(yōu)勢。目前,PAC、PAFC和PFS的市場價(jià)格分別為1 500、1 500和1 800元/t,因此,從處理效果和運(yùn)行成本上考慮,最佳混凝劑為PAC。

2.2混凝時(shí)間的影響

選擇PAC投加量為60 mg/L,改變混凝時(shí)間分別為5、10、15、20、25和30 min,考察混凝反應(yīng)時(shí)間對濁度及COD去除率的影響。在總的混凝時(shí)間中,首先以200 r/min快速攪拌1 min,剩余時(shí)間再以50 r/min進(jìn)行慢速攪拌,靜置沉淀15 min后,打開取水樣閥門排出上清液,測試出水指標(biāo),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2　混凝時(shí)間對各指標(biāo)的影響

從圖2可以看出,混凝時(shí)間在20 min以下時(shí),濁度及COD的去除率隨混凝時(shí)間的延長而增大,當(dāng)混凝時(shí)間大于20 min后,延長混凝時(shí)間對處理效果的影響可忽略?？焖贁嚢桦A段主要是以凝聚過程為主,形成初級微絮體,快速混合之后則主要以絮凝過程為主,形成較大的、沉降性能好的絮體。充足的攪拌時(shí)間可以使混凝劑與廢水中的懸浮顆粒充分接觸,使得絮體進(jìn)一步碰撞聚集,最后形成更大的絮凝體。

2.3PAC與PAM復(fù)配投加

將20 mg/L PAC分別與0.2 mg/L非離子、陽離子、陰離子三種離子類型的PAM進(jìn)行復(fù)配投加,考察三種復(fù)配投加方式對濁度及COD的去除效果,不同離子類型PAM的助凝效果見表2。

表2　不同離子類型PAM的助凝效果

從表2可以看出,在濁度的去除效果上,非離子型PAM助凝效果最佳,陰離子次之,陽離子型PAM最差;與單獨(dú)投加PAC相比,投加三種離子類型的PAM做助凝劑都可以提高對COD的去除率。對比三種離子類型PAM的助凝效果可以發(fā)現(xiàn),非離子PAM及陰離子PAM可以用做助凝劑與PAC復(fù)配投加,非離子PAM的助凝效果更好。

選取0.2、0.4 mg/L兩種不同劑量的非離子PAM與PAC進(jìn)行復(fù)配投加,考察PAC與PAM復(fù)配投加對濁度及COD去除效果的影響,如圖3所示。

從圖3可以看出,與單獨(dú)投加PAC相比,0.2、0.4 mg/L兩種劑量的PAM對濁度及COD的去除均有明顯的促進(jìn)作用,PAC投加量在40 mg/L以下時(shí),PAM的助凝效果尤為明顯;當(dāng)PAC投加量大于60 mg/L以后,PAC與非離子PAM復(fù)配投加方式下的剩余濁度及COD去除率基本穩(wěn)定,未出現(xiàn)單獨(dú)投加PAC時(shí)的膠體再穩(wěn)現(xiàn)象;在助凝效果上,0.2 mg/L加藥量的非離子 PAM優(yōu)于0.4 mg/L的加藥量的非離子PAM。在PAC投加60 mg/L、非離子PAM投加0.2 mg/L、混凝20 min的條件下，混凝沉淀對濁度及COD的去除率分別為81.8%和12.5%，測得上清液SS質(zhì)量濃度為16.2 mg/L。

圖3　PAC與PAM復(fù)配投加對各指標(biāo)的影響

3　結(jié)　論

(1)以濁度和COD去除效果作為評價(jià)指標(biāo),在PAC、PAFC及PFS三種混凝劑中,最佳混凝劑為PAC,在PAC加藥量為60 mg/L的情況下,混凝沉淀對濁度及COD的去除率分別為79.2%和11.6%。

(2)PAC投加量為60 mg/L的條件下,混凝時(shí)間在20 min以下時(shí),濁度及COD的去除率隨混凝時(shí)間的延長而增大,當(dāng)混凝時(shí)間大于20 min后,延長混凝時(shí)間對處理效果的影響可忽略。

(3)對比三種離子類型PAM的助凝效果可以發(fā)現(xiàn),非離子PAM及陰離子PAM可以用做助凝劑與PAC復(fù)配投加,非離子PAM的助凝效果更好;與單獨(dú)投加PAC相比,PAC與非離子PAM復(fù)配投加可提高混凝沉淀效果,避免膠體再穩(wěn),在PAC投加60 mg/L、非離子PAM投加 0.2 mg/L、混凝20 min的條件下,混凝沉淀對濁度及COD的去除率分別為81.8%和12.5%，上清液懸浮物質(zhì)量濃度為16.2 mg/L。

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(編輯徐巖)

Experimental study on treatment of coal-to-methanol wastewater by coagulating sedimentation

ZHAOZhongping1,ZHENGPengsheng2,GAOJie2

(1.Yankuang Guohong Chemical Co Ltd., Zoucheng 273512, China; 2.Hangzhou Environmental Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Hangzhou 311201, China)

This paper arises from the need to further improve the removal effects of SS and COD in coal-to-methanol wastewater using coagulating sedimentation as a pretreatment process to pretreat coal-to-methanol wastewater and analyzing the impacts of coagulation tests on coagulant dosage, coagulation time, compound addition with PAC and PAM. The results show that PAC is the best coagulant of three coagulant agents—PAC, PAFC and PFS； the best coagulation time is 20～25 min in the presence of the PAC dosage of 60 mg/L; compound addition of PAC and PAM can avoid the new stability of colloids and raise the removal rates of turbidity and COD to 81.8% and 12.5%, as in the case of the dosage of 60 mg/L PAC and 0.2 mg/L nonionic PAM.

coal-to-methanol wastewater; coagulating sedimentation; pretreatment

2015-03-23

究礦集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(201288)

趙忠萍(1975-)，女，山東省鄒城人，工程師，研究方向：煤化工污染防治技術(shù)，E-mail:ykghahb@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.03.009

X703

2095-7262(2015)03-0270-04

A