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鋼鐵廠焦化廢水混凝預處理實驗研究

文檔作者：劉陽文檔來源：四川省工業環境監測研究院		點擊數：	更新時間： 2024年06月06日
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第39卷第5期
2017年10月
四川冶金
Sichuan Metallurgy
V01．39 No．5
Oct．，2017
文章編號：1001—5108(2017)05一0074一04
鋼鐵廠焦化廢水混凝預處理實驗研究
劉陽
(四川省工業環境監測研究院，四川成都610041)
摘要：對鋼鐵廠焦化廢水混凝預處理效果進行了試驗研究，考察了混凝劑種類、投加量、反應溫度和時間對處理
效果的影響。結果表明，在焦化廢水水溫35℃，采用300 mg／L的PAc(聚合氯化鋁)和10 mg／L的PAM(聚丙烯
酰胺)作為預處理混凝劑，處理時間120 min，焦化廢水濁度去除率達到80％。試驗證明，混凝預處理工藝對焦化
廢水色度、濁度去除效果較好，能夠達到預處理要求，為后續樹脂吸附工藝提供原水。
關鍵詞：焦化廢水；樹脂；吸附；絮凝劑
中圖分類號：X757、TF09 文獻標識碼：A
Research on Treatment of Cocking Wastewater
by Flocculants in Steel Plant
Liu Yang
(Sichuan Province Academy of Industrial Environmental Monitoring，Chengdu 610041，Sichuan，China)
Abstract：The treatment of coking wastewater was experimentally studied with different flocculants，adding the
quantity，processing temperature and time．The results showed that the best preparation condition was the tempera—
ture of coking wastewater at 35℃，PAC of 300 mg／L，PAM of 10 mg／L for 120 mim With the best processing
condition，the turbidity removal rate of coking wastewater reached 80％．The experiments showed that the process
has a significant effect on the turbidity and chroma of coking wastewater，which meets the requirements of pretreat—
ment and can provide the raw water for the subsequent adsorption resin treatment．
Key words：coking wastewater，resin，adsorbent，floeculants
1 引言
焦化廢水是鋼鐵企業焦化廠煉焦所有環節生產
廢水的統稱，其成分復雜，污染物較多，會嚴重污染
環境。焦化廢水處理工藝包括生化處理技術、絮凝
沉降技術以及催化氧化處理技術等，目前，國內大部
分鋼鐵企業焦化廠采用生化處理工藝處理焦化廢
水，焦化廢水經一二級生化處理后，水中的酚、氰、
BOD基本能達到排放標準，但色度、濁度仍然較高，
難以達到廢水排放標準[1-4]。
筆者所在研究團隊長期致力于樹脂脫除焦化廢
水色度技術的研究和推廣，在實驗中，所用水樣濁度
較高，導致樹脂吸附效率降低、樹脂再生頻率增加等
問題，為了降低深度處理成本，提高處理效率，需要
在深度處理前選擇較為有效的預處理方式。本實驗
選擇混凝的方式預處理進水水樣，以期水樣的濁度
降至30 NTU以下，減少濁度對后期樹脂吸附深度
處理焦化廢水的影響。
2實驗材料與方法
2．1實驗材料及儀器
實驗儀器：DF-101Z型集熱式恒溫加熱磁力攪
拌器(河南省予華儀器有限公司)；FA2204B電子天
平(上海精科天美科學儀器有限公司)；哈希1900C
濁度儀(美國哈希)；哈希快速測定儀(美國哈希)；
FTIR-650型(天津港東科技發展股份有限公司)。
實驗材料：PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰
胺)、硫酸亞鐵、硫酸鋁
作者簡介：劉陽(1988一)，女，碩士，主要從事節能、環保研究工作。
萬方數據
第5期Sichuan Metallurgy
實驗用水：廢水取自四川某鋼鐵企業焦化廠廢
水處理站，是生化處理后的出水經無閥濾池過濾后
的出水，其中氨氮和總氰指標已滿足排放標準，經直
接測定，實驗用水的pH為7．8、CODcr為308 mg／
L、色度為800倍，濁度100 NTU。
2．2實驗方法
2．2．1 分析方法
CODc,：采用COD快速測定儀進行測定，并用
標準方法進行校正；色度：稀釋倍數法；濁度：哈希
1900C快速測定。
2．2．2 實驗方法
分別量取500 mL水樣，置于燒杯中，按不同投
加量將上述絮凝劑分別加入水樣中，攪拌3 rain，靜
置一段時間后，取清液，檢測水質濁度、色度。
3結果與討論
3．1 焦化廢水紅外光譜特征
焦化廢水化學性質主要由其中的有機基團所表
達，傅立葉轉換紅外(FT-IR)光譜圖可用于表征特
征分子基團及其結構信息，焦化廢水紅外光譜見圖
1，分另Ⅱ在3453 cm一1、1637 cm一1、1388 cm一1、1085
cm_1處焦化廢水出現了明顯的振動吸收峰，3453
cm叫可能是C00H、醇和苯酚中0H的伸縮振動吸
收峰，1637 cm-1可能芳香C—C骨架振動、酰胺I
帶C—O振動及醌C=O振動吸收峰，1388 cm_1可
能是芳香族NO。對稱吸收峰[5]，說明焦化廢水中存
在有不飽和結構雙鍵和芳香族化合物，也表明焦化
廢水主要組分為不飽和結構雙鍵化合物和芳香類化
合物。
1∞
∞
80
70
譽60
50
40
30
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
波數／em-1
圖1焦化廢水的FT-IR紅外光譜圖
3．2常用工業絮凝劑的效果對比
取若干250 mL燒杯，置人100 mL焦化廢水生
化出水，分別加入PAC、硫酸亞鐵、硫酸鋁、PAM進
行混凝試驗，混凝劑PAC、硫酸亞鐵、硫酸鋁投加量
均為500 mg／L，PAM投加量為10 mg／L，濁度去
除效果見圖2。
50
芝柏
瓣
州氈t
30
髓
愛20
10
O
PAC 硫酸鋁硫酸亞鐵
絮凝劑種類
圈2不同混凝劑對廢水濁度的去除效果
在廢水的處理中，混凝劑的選擇直接影響廢水
處理效果，由圖2中可知，PAC的濁度去除效果優
于其它幾種絮凝劑，這是因為無機高分子絮凝劑
PAC水解后可形成大的礬花，具有強的卷掃網捕能
力，而硫酸鋁、硫酸亞鐵等絮凝后形成的絮體沉淀較
為細小，容易飄散，故濁度的去除效果不如PAC明
顯[6’7]。在工業水處理中，PAM主要用做助凝劑，通
過電中和、架橋、網捕等作用，可快速與微粒吸附在
一起。綜合考慮到不同藥品的實驗效果，選擇混凝
作為前端預處理方式，PAC作為混凝劑，PAM作為
實驗助凝劑。
3．3時間對處理效果的影響
時間對絮凝物的沉降影響較大，沉降時間會直
接影響濁度的預處理效果，實驗分別研究了不同的
沉降時間(15 min、30 min、60 min、90 min，120 min
和150 rain)對預處理效果的影響。以濁度去除率為
指標，取若干250 mL燒杯，置人100 mL焦化廢水
生化出水，在20℃實驗條件下，添加聚合氯化鋁
100 mg／L，PAM投加量為10 mg／L，攪拌3 min，
靜置一段時間后，取上清液測其濁度，計算濁度去除
率，混凝效果見圖3。從圖3中可知，隨著時間的增
加，濁度去除效果明顯增加，說明本實驗沉降時間的
增加有利于絮凝物的形成以及沉淀徹底，但是當沉
降時間大于120 min后，進一步增加沉降時間效果
變化不明顯，因此實驗中選用120 min為最佳沉降
萬方數據
四川冶金第39卷
時間。
65
60
55
50
《45
鐾40
髫35
羈30
25
20
’5
10
圖3沉降時間對濁度去除效果的影響
3．4 PAC投加量對絮凝效果的影響
取若干250 mL燒杯，置入100 mL焦化廢水生
化出水，在20℃實驗條件下，分別添加聚合氯化鋁
50+rag／L、100 mg／L、300 mg／L、500 mg／L，PAM
投加量為10 rag／L，攪拌3 min，靜置120 rain后，
取上清液測其濁度，計算濁度去除率，混凝效果見圖
4所示。
0 100 200 300 400 500
濃度／(mg／L)
圈4 PAC投加■對混凝效果影響
由圖4可知，隨著PAC投加量的增加，其濁度
去除率也相應的增大，混凝效果越來越好，當PAC
的投加量增加到300 mg／L時，其濁度去除率接近
最大，繼續增大PAC的投加量，濁度的去除率變化
不大。主要原因是隨著聚合氯化鋁添加量增加，廢
水中帶正電荷的A13+濃度增加，與廢水中大量的陰
離子發生電中和，并壓縮擴散層厚度，降低膠體顆粒
表面動電位．使膠體脫穩而絮凝沉降，而當PAC用
量過大時，過多的PAC包圍在廢水微粒周圍，微粒
之間接觸機會變小，不易凝聚，處理效率不再隨投加
量的增加而增大E8-]o]。因此，PAC的最佳投加量為
300 mg／L，此時濁度的去除率為75％。
3．5溫度對處理效果的影響
取若干250 mL燒杯，置人100 mL焦化廢水，
在不同的實驗溫度(20℃、25℃、30℃、35℃、40
℃)下，添加聚合氯化鋁300 mg／L，PAM投加量為
10 mg／L，攪拌3 rain，靜置120 min后，取上清液測
其濁度，計算濁度去除率，探討溫度對絮凝效果的影
響，混凝效果見圖5。從圖5可知，隨著溫度的增
加，效果呈先增加后減小的趨勢，在25～35℃區間
范圍內，濁度去除效果最好，這是由于聚合氯化鋁在
絮凝過程中需要經過一個水解過程，而溫度升高有
利于PAC水解的進行。焦化廢水經過二級生化處
理后，出水水溫在25～35℃之間，不需通過其他方
式加熱便可滿足PAC+PAM混凝預處理工藝最佳
溫度條件。
80
75
孚
蔣10
餐
稍
惻65
愛
60
55
15 30 35 40
溫度／℃
圖5溫度對混凝效果影響
3．6中試情況
針對四川某鋼鐵廠生化尾水系統出水濁度高、
色度高的特點，此次生化尾水深度處理工程采用絮
凝預處理和樹脂吸附組合處理工藝，在實驗中，廢水
溫25～35℃，濁度80～192 NTU，色度700----800
倍，選用300 mg／L的PAC和10 m g／L的PAM作
為預處理混凝劑，攪拌靜置120 min后，進入樹脂柱
吸附，混凝預處理中試實驗結果見圖6，從圖6中可
以看出混凝處理效率基本穩定，但是當廢水濁度較
低時，低于20 NTU，濁度去除率出現了最低值，僅
有35％，色度去除率基本不受影響，經過混凝預處
理后，色度可降至200～400倍，濁度將至20 NTU
以下，保證樹脂吸附處理工藝進水水質穩定，減少了
樹脂吸附處理的負擔和解析再生頻率，從而降低了
整個工藝成本。
∞
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萬方數據
第5期Sichuan Metallurgy ·77·
1∞
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50
40
30
圖6中試預處理效果
4結論
(1)PAC優于硫酸鋁、硫酸亞鐵的絮凝效果，最
佳用量為300 mg／L，結合10 mg／L的PAM絮凝效
果，適合處理焦化廢水，處理前可以不用調節pH。
(2)中試現場水溫25---35℃，滿足預處理最佳
溫度條件，采用絮凝預處理焦化生化出水，保證樹脂
吸附處理工藝進水水質穩定，減少了樹脂吸附處理
的負擔和解析再生頻率，從而降低了整個工藝成本。
參考文獻：
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凝去除作用機理探討[J]．業水處理，2000，20(6)：18
—22．
信息
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(來源：中國鋼鐵新聞網)

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