高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理中的應(yīng)用

徐愛(ài)斌，豆斌斌

（新疆宣力環(huán)保能源有限公司，新疆哈密 839000）

煤化工廢水主要來(lái)自煤炭高溫餾化、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制等加工過(guò)程，一些煤化工企業(yè)將沒(méi)有處理的廢水或者處理不達(dá)標(biāo)的廢水排放，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境安全和周圍居民生命健康，也造成了水資源的浪費(fèi)，加劇了煤化工企業(yè)水資源短缺問(wèn)題，這與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略是相違背的。以往處理技術(shù)主要依據(jù)的原理是將生物法中厭氧與好氧相結(jié)合，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中存在一些弊端。高效混凝沉淀技術(shù)是在以往處理技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和優(yōu)化，高效混凝沉淀技術(shù)采用了多種先進(jìn)理論、工藝和設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中涵蓋多種設(shè)備和工藝，實(shí)踐證明高效混凝沉淀技術(shù)可以顯著提升煤化工廢水的處理效果，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

1 高效混凝沉淀技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 高效混合性

高效混凝技術(shù)在處理廢水時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的動(dòng)力來(lái)自亞微觀擴(kuò)散，亞微觀擴(kuò)散的傳質(zhì)過(guò)程需要克服較強(qiáng)的阻力，利用微渦旋的離心慣性效應(yīng)可以有效解決其面臨的阻力問(wèn)題，利用微渦旋解決阻力問(wèn)題需要微渦旋具備較高的強(qiáng)度和比例，亞微觀擴(kuò)散的速率才能獲得提升。在高效混凝技術(shù)的作用下，混凝劑水解后產(chǎn)生的物質(zhì)可以快速地?cái)U(kuò)散到水體中，確保水體中的膠體顆粒可以在最短時(shí)間內(nèi)充分脫穩(wěn)并凝聚，從而獲得很好的絮凝效果，也能節(jié)省大量藥劑。高效混凝技術(shù)因具有高強(qiáng)度的微渦旋性能，能夠讓混合變得高效和充分，這是靜態(tài)混合工藝無(wú)法比擬的。

1.2 高效絮凝性

絮凝是廢水處理過(guò)程的關(guān)鍵一環(huán)，絮凝效果直接決定了出水水質(zhì)，以往絮凝技術(shù)是讓廢水在設(shè)備中靜置20～30min，絮凝之后水體中還有很多絮凝不充分的小顆粒，絮凝效果并不理想。隨著高效混凝沉淀技術(shù)的出現(xiàn)，新型的反應(yīng)設(shè)備被應(yīng)用于廢水處理當(dāng)中，絮凝效果得到了大幅度提升。高效混凝沉淀技術(shù)的絮凝動(dòng)力來(lái)自湍流作用形成微小渦流，微小渦流產(chǎn)生離心慣性效應(yīng)，借助該原理使得絮凝池中水體的湍流微渦旋強(qiáng)度和比例大大增強(qiáng)，此外，還可以在絮凝流動(dòng)通道上提升湍流微渦旋比例，這種方式是通過(guò)增加顆粒相互碰撞次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)湍流微渦旋比例的提升，常見(jiàn)的方式是增設(shè)微渦折板或者多層小孔眼格網(wǎng)。高效混凝沉淀技術(shù)具有優(yōu)異的絮凝性能，可以將反應(yīng)時(shí)間縮短至5～10min。

1.3 高效沉淀性

傳統(tǒng)廢水處理工藝的設(shè)備設(shè)施體積規(guī)模很大，需要占據(jù)大面積的土地，出水水質(zhì)不高且處理效率低。隨著斜板沉淀池和斜管的出現(xiàn)使得沉淀效率有所改善，然而當(dāng)廢水處在低溫低濁期和高濁期的時(shí)候沉淀效果很不理想，并且污泥堆積問(wèn)題嚴(yán)重，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，在傳統(tǒng)沉淀理論中，較大顆粒的礬花會(huì)沉淀在斜管斜板之上，并和水體形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)在礬花顆粒后面形成很多小漩渦，大量的漩渦和相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成水體流動(dòng)出現(xiàn)脈動(dòng)現(xiàn)象，脈動(dòng)現(xiàn)象對(duì)大礬花顆粒沉淀沒(méi)有影響，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不充分的小顆粒沉淀物無(wú)法沉淀，進(jìn)而對(duì)出水水質(zhì)造成影響。高效混凝沉淀技術(shù)中的低脈動(dòng)理論運(yùn)用其獨(dú)有的高效小間距復(fù)合斜板沉淀設(shè)備，可以很好地抑制傳統(tǒng)沉淀理論中脈動(dòng)現(xiàn)象，沉淀池的上升流速可以提高至2.5～3.5mm/s，徹底解決了排泥堵塞問(wèn)題并且出水水質(zhì)良好穩(wěn)定。

2 高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理方面的應(yīng)用

2.1 活性砂濾池混凝沉淀工藝

活性砂濾池混凝沉淀工藝是一種集成化的高效混凝沉淀過(guò)濾技術(shù)，活性砂濾池混凝沉淀系統(tǒng)由數(shù)個(gè)活性砂混凝沉淀過(guò)濾單元組成，廣泛應(yīng)用于煤化工廢水處理中。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括[1]：①投入低，該系統(tǒng)的集成程度高，可大幅度節(jié)約空間，建設(shè)投入比較低；②效率高，不用停機(jī)切換氣動(dòng)電動(dòng)閥門和反沖洗，不用反沖洗水泵，可全天候連續(xù)過(guò)濾，不用沖洗閥門和水箱，也不用對(duì)水泵風(fēng)機(jī)反沖洗，節(jié)約30%～40%的藥劑；③進(jìn)水水質(zhì)范圍寬，SS含量低于150mg/L的廢水都可不經(jīng)過(guò)預(yù)處理直接進(jìn)水；④運(yùn)維管理成本低，該系統(tǒng)無(wú)任何運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因此故障發(fā)生率小，投入運(yùn)行后運(yùn)維管理成本低；⑤出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水高效，出水水質(zhì)均衡且穩(wěn)定；⑥水頭損失小，該系統(tǒng)的水頭損失在0.5m～1.0m，顯著低于其他濾池；⑦改擴(kuò)建方便，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于模塊化，對(duì)已有處理設(shè)施改擴(kuò)建時(shí)比較方便。

2.2 星型鰭型絮凝器

星型鰭型絮凝器是由改性聚氯乙烯材料制成的一種絮凝效率高、絮凝效果好、節(jié)能、美觀、便于安裝、耐鹽腐蝕的高效混凝沉淀設(shè)備。星型鰭型絮凝器運(yùn)用的是顆粒碰撞慣性效應(yīng)和邊界層分離理論的工作原理，隔板設(shè)置在與絮凝池中水體流向一致的位置，翼片設(shè)置在與水體流向垂直的位置。在水體流經(jīng)時(shí)會(huì)有高頻譜渦旋形成，粒子碰撞效率會(huì)得到有效提升，在絮凝器尾端能夠形成易于沉淀且致密的明礬顆粒，星型鰭型絮凝器為水體中顆粒與藥劑有效接觸創(chuàng)造了充分的微觀水動(dòng)力環(huán)境[2]。星型鰭型絮凝器能夠按照具體的絮凝要求和原水水垢、水質(zhì)的不同對(duì)水體的水力流量和分級(jí)進(jìn)行控制，從而對(duì)水體中微漩渦的形成、分布頻率、分布密度進(jìn)行控制，能夠?qū)⑿跄Ч刂圃诶硐霠顟B(tài)。星型鰭型絮凝器可以很好地對(duì)絮凝過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)于一般廢水絮凝沉淀效果完全可以達(dá)到處理要求，再難處理廢水處理中也能取得較好的絮凝沉淀效果。

2.3 活性炭濾池工藝

活性炭過(guò)濾器的設(shè)計(jì)一般采用底部錐斗的形式，原水從下往上流經(jīng)炭層，一邊進(jìn)水一邊反沖洗炭層，反沖洗的強(qiáng)度和時(shí)間便于調(diào)節(jié)，活性炭過(guò)濾器對(duì)可溶性污染物具有很好的吸附效果。在設(shè)計(jì)活性炭過(guò)濾器時(shí)要特別重視停留時(shí)間的設(shè)計(jì)，因活性炭密度小易流失，應(yīng)將負(fù)荷速率表面最大化[3]?；钚蕴窟^(guò)濾器可以廣泛地用于包括煤化工廢水在內(nèi)的大部分污水處理中，隨著活性炭過(guò)濾器的應(yīng)用，在污水中內(nèi)分泌物質(zhì)處理方面需求比較旺盛，當(dāng)活性炭吸附劑吸附飽和后清理出池體還可以進(jìn)行再生，因此可以有效節(jié)約活性炭吸附劑的消耗。

2.4 反硝化深床濾池工藝

反硝化深床濾池工藝是一種將過(guò)濾功能和生物脫氮功能合二為一的污水處理工藝，主要用在污水處理廠改造提標(biāo)方面，反硝化深床濾池的深床以形狀和規(guī)格特殊的石英砂制成，深床對(duì)NO3-N和SS具有優(yōu)良的去除效果。反硝化深床濾池主要由濾池布?xì)庀到y(tǒng)、濾池濾料和承托層、濾池反沖洗系統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和驅(qū)氮系統(tǒng)七部分組成[4]。微生物膜效應(yīng)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，由于懸浮物不斷被截留?huì)造成一定的水頭損失，需要利用反沖洗去除截留物，從而達(dá)到對(duì)污染物良好的去除效果。

2.5 翻板濾池工藝

翻板濾池工藝源自瑞士，翻板濾池原理簡(jiǎn)單、建設(shè)投入少、過(guò)濾效果好、截污量大，傳入我國(guó)后被逐漸應(yīng)用和推廣。翻板閥濾池沖洗方式為閉閥沖洗，沖洗流程是：先氣沖再氣水聯(lián)沖后單獨(dú)水沖，不管哪種沖洗都不會(huì)往外排水，完成全部反沖洗流程后靜止幾分鐘便可以排水，所以，翻板閥濾池不存在濾料流失問(wèn)題。翻板濾池設(shè)計(jì)時(shí)也可以采取從底部進(jìn)水，從上部出水的方式，該設(shè)計(jì)叫作反向過(guò)濾池[5]。在翻板濾池中順著水體流向，顆粒濾料的粒徑逐漸變細(xì)，使水體中懸浮物在濾床上的穿透深度增強(qiáng)，濾料層的納污能力提升，濾料層水頭損失緩解，濾池工作周期延長(zhǎng)，過(guò)濾狀態(tài)更加趨于理想化，因此被廣泛應(yīng)用在煤化工廢水濾池新建和改造項(xiàng)目中。

3 結(jié)束語(yǔ)

高效混凝沉淀技術(shù)應(yīng)用于煤化工廢水處理方面具有處理高效、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍寬、便于操作，建設(shè)運(yùn)維成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)煤化工廢水企業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用和推廣前景。