新型強化鐵鹽混凝劑對焦化廢水深度處理的研究

袁　霄，李　杰，李風亭（同濟大學環(huán)境科學與工程學院污染控制與資源化國家重點實驗室，上海200092）

新型強化鐵鹽混凝劑對焦化廢水深度處理的研究

袁霄，李杰，李風亭
（同濟大學環(huán)境科學與工程學院污染控制與資源化國家重點實驗室，上海200092）

焦化廢水成分復雜、毒性大、色度高，是目前難以處理的工業(yè)廢水之一。通過試驗考察了一種新型強化鐵鹽混凝劑對華東某焦化廢水生化出水的處理效果，并與傳統聚合硫酸鐵進行了比較。結果表明，新型強化鐵鹽混凝劑對焦化廢水生化出水的處理效果優(yōu)于傳統聚合硫酸鐵，當其投加量為2 000mg/L，初始pH為7~8，快速攪拌時間為20min時，COD、色度去除率分別達到76%和85%，出水COD、色度達到國家排放標準的要求。

焦化廢水；混凝；強化鐵鹽混凝劑

焦化廢水是在煤高溫煉焦、煤氣凈化、焦化產品回收及精制過程中產生的一種污染成分復雜、毒性大、色度高、難降解的工業(yè)廢水〔1〕。焦化廢水中含有的氨氮、有機物對人體健康、生態(tài)環(huán)境具有極大的危害，甚至還有致畸致癌作用，需要高度重視〔2〕。目前，國內工程上對焦化廢水的處理多采用A/O的處理工藝，但處理出水很難達標排放，出水COD一般高于250mg/L〔3-6〕。因此，對焦化廢水生化出水需要進行進一步處理。

混凝工藝是目前廢水處理領域必不可少的工藝之一，其適用范圍廣泛，處理方式簡便，成本低。其中，鐵鹽混凝劑被廣泛應用于廢水的處理中，其能顯著降低廢水的COD、色度等指標。但是，焦化廢水生化出水中的有機物一般都難以用微生物降解，其主要為親水性有機物，單純使用鐵鹽并不能使處理出水達標排放。因此，對于焦化廢水生化出水中的難降解有機物，應當改變其親水性能，進而使其通過混凝沉淀得以去除。本研究采用新型強化鐵鹽混凝劑處理焦化廢水生化出水，研究了pH和混凝劑投加量等因素對處理效果的影響，并與傳統聚合硫酸鐵進行了比較，以期為焦化廢水的處理提供一種新方法。

1　試驗部分

1.1儀器與試劑

儀器：ZR4-6混凝試驗攪拌機，深圳市中潤水工業(yè)技術發(fā)展有限公司。

試劑：聚合硫酸鐵，全鐵質量分數>19%，鹽基度為12%；聚丙烯酰胺（PAM），相對分子質量>1 000萬；硅藻土；鹽酸、氫氧化鈉，均為分析純。

1.2強化鐵鹽混凝劑的制備

取一定量的硅藻土及聚合硫酸鐵混合研磨，然后放入管式電阻爐中于450℃焙燒2 h。取出，過100目（150μm）篩，即得到強化鐵鹽混凝劑。其以聚合硫酸鐵為主，測得有效鐵質量分數>6%。

1.3原水水質

試驗用焦化廢水取自華東地區(qū)某焦化廠A/O處理系統出水，其水質：pH 6.5~7.5，色度300倍，COD 268mg/L，呈棕褐色。

1.4試驗方法

采用六聯混凝攪拌機進行混凝試驗。將1 L水樣放入試驗杯中，用HCl、NaOH調節(jié)初始pH。加入一定量的混凝劑，先快速攪拌（300 r/min）一定時間，再慢速攪拌（100 r/min）10min。靜置沉淀30min后，取上清液進行分析。

COD采用美國HACH公司的COD快速測定儀測定，色度采用標準目測比色法（GB 11903—1989）測定。

2　結果與討論

2.1初始pH對處理效果的影響

在強化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L，快速攪拌時間為15min的條件下，考察了初始pH對處理效果的影響，結果如圖1所示。

圖1　初始pH對COD去除率的影響

由圖1可以看出，隨著初始pH從酸性到堿性，COD去除率先升高后降低。當pH為7~8時，COD去除率最高。確定最佳初始pH為7~8。

2.2快速攪拌時間對處理效果的影響

在初始pH為7~8，強化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L的條件下，考察了快速攪拌時間對處理效果的影響，結果如圖2所示。

圖2　快速攪拌時間對COD、色度去除率的影響

從圖2可以看出，隨著快速攪拌時間的增加，COD、色度去除率不斷上升，當快速攪拌時間達到20min后，COD、色度去除率的變化逐漸變緩。確定最佳快速攪拌時間為20min。

2.3不同混凝藥劑對處理效果的影響

采用相同的試驗方法，在初始pH為7~8，快速攪拌時間為20min的條件下，考察了不同混凝劑對處理效果的影響，結果如圖3所示。

圖3　不同混凝劑對COD、色度去除率的影響

由圖3可以看出，隨著藥劑投加量的增加，COD、色度去除率均呈現遞增趨勢。對于強化鐵鹽，當其投加量＞2 000mg/L時，COD、色度去除率的上升趨勢變緩，對于聚合硫酸鐵，當其投加量＞1 500 mg/L時，COD、色度去除率的上升趨勢變緩。在相同的藥劑投加量下，強化鐵鹽混凝劑對COD、色度的去除率均比聚合硫酸鐵要好。

2.4強化混凝作用機理分析

試驗結果表明，在本試驗條件下，傳統鐵鹽的COD去除率最高維持在50%左右，并且隨著其投加量的加大，沉淀絮體變得非常松散，不利于后續(xù)處理。這主要是因為對于普通的混凝過程，主要去除的是焦化廢水中的大部分疏水性有機物以及中等分子質量的有機物，而對于親水性的有機物基本去除不了〔7〕，因此導致聚合硫酸鐵的COD去除率偏低。而對于強化鐵鹽混凝劑，隨著其投加量的加大，COD、色度去除率也不斷加大，分別可達到76%和85%。這主要是因為強化鐵鹽中加入了硅藻土成分，硅藻土含有羥基，并有氫鍵存在，加強了吸附性能，能吸附部分親水性的有機物；另外，在煅燒之后，硅藻土與聚合硫酸鐵有一定的結合，在吸附之后，能迅速通過聚合硫酸鐵的網捕作用，將水中的污染物質去除，從而提高了COD、色度的去除率。

3　結論

研究了2種混凝藥劑對華東某焦化廢水生化出水的處理效果，結果表明，在本試驗條件下，強化鐵鹽混凝劑對焦化廢水生化出水的處理效果優(yōu)于傳統鐵鹽。當強化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L，初始pH為7~8，快速攪拌時間為20min時，COD、色度去除率分別達到76%和85%，處理出水可達標排放。

［1］金文杰，左宇，于群.混凝吸附法深度處理焦化廢水［J］.環(huán)境工程，2009，27（1）：3-4.

［2］馬前，梅濱，顧學喜，等.焦化廠生化出水電解脫色工藝及其機理的初步研究［J］.環(huán)境污染治理技術與設備，2005，6（8）：18-22.

［3］Chao YM，Tseng IC，Chang JS.Mechanism for sludge acidification in aerobic treatment of coking wastewater［J］.Journal of Hazardous Materials，2006，137（3）：1781-1787.

［4］任源，韋朝海，吳超飛，等.生物流化床A/O2工藝處理焦化廢水過程中有機組分的GC/MS分析［J］.環(huán)境科學學報，2006，26（11）：1785-1791.

［5］韋朝海，賀明和，吳超飛，等.生物三相流化床A/O2組合工藝在焦化廢水處理中的工程應用［J］.環(huán)境科學學報，2007，27（7）：1107-1112.

［6］張偉，韋朝海，彭平安，等.A/O/O生物流化床處理焦化廢水中酚類組成及降解特性分析［J］.環(huán)境工程學報，2010，4（2）：253-258.

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Research on the advanced treatmentof cokingwastewater by the novelenhanced ferric coagulant

Yuan Xiao，Li Jie，Li Fengting
（State Key Laboratory ofPollution Controland Resource Reuse，CollegeofEnvironmental Science& Engineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）

Since cokingwastewater is characterized by complicated composition，high toxicity，and high chroma，itis one of industrialwastewaterswhich are difficult to be treated at present.Through experiments，the treatmenteffects ofanew typeofenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater in EastChina have been investigated and compared with the effectof traditional poly-ferric sulfate.The results show that the treatmenteffect of theenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater isbetter than thatof the traditional poly-ferric sulfate.When itsdosage is2 000mg/L，initialpH 7-8，and rapid stirring time 20min，the removing rates of COD and chromaare76%and 85%，respectively.Both COD and chromaof theeffluentcanmeet the requirements fornationaldischarge standard.

cokingwastewater；coagulation；enhanced ferric coagulant

X703.1

A

1005-829X（2016）10-0065-02

袁霄（1991—），在讀碩士。電話：13162516870，E-mail：skiesyuan@163.com。

2016-06-29（修改稿）