1、前言
硫双灭多威是一种新型的环保型氨基甲酸酯类杀虫剂,作为低毒农药代替灭多威成为国内目前防治抗性棉铃虫的优良品种。其生产废水中含有较多吡啶和吡啶的衍生物,增加了预处理和生化处理的难度。湖南某厂采用吹脱加芬顿的组合工艺对硫双灭多威废水进行了预处理,有效地降低了吡啶和4-氨基吡啶的浓度,为后续生化提供了保障。然而工艺实施工程中发现,经过芬顿氧化后的废水中产生了大量粒径较细的悬浮物,常规絮凝后悬浮物的粒径增长不明显,固液分离效果较差,水相中夹带较多悬浮物,所析出的污染物对后续生化处理毒性较大,而且泥渣压滤时容易堵塞滤布。
为了解决这一工程问题,有必要在絮凝环节进行有效的改进。主要目的在于增大絮体粒径,改善絮体沉降性能、脱水性能,降低废水中特征污染因子浓度。重介质絮凝是一种新型的高效絮凝技术,通过投加比重较大的微粒辅助絮凝,帮助絮体长大,且更容易沉降、脱水。目前常用的微粒有石英砂、矿渣。笔者采用粉煤灰作为重介质絮凝的微粒,在原有的工艺参数基础上进行优化。结团絮凝是一种不同随机絮凝的工艺,通过对絮凝过程的控制,得到紧凑密实的絮凝体。不少研究已经证明,结团絮凝体的密度比传统随机絮凝体的密度要高,更加利于沉降。
粉煤灰中主要含有二氧化硅、氧化铁、氧化钙、三氧化二铝和氧化镁物质,从成分上看与其他重介质絮凝微粒相似。粉煤灰的颗粒细小、微观表面疏松多孔,适合在絮凝阶段发挥更好的吸附和架桥作用。粉煤灰作为一种工业废料,早已在废水处理领域得到了广泛的应用。
根据有关报道,废水中的4-氨基吡啶具有较强的鱼类毒性,限值需控制在4mg.L-1以下,芬顿反应后4-氨基吡啶仍有一定的残余,在后续的絮凝工艺中引入粉煤灰可利用其吸附的性能,做进一步的去除。
笔者以湖南某热电厂粉煤灰作为原料,先通过小试对硫双灭多威芬顿处理后的废水进行了絮凝实验。实验过程中,优化了对絮凝效果有影响的粉煤灰的粒径、投加量、聚合氯化铝及PAM的组合投加量和搅拌速度等条件对,然后对现有的絮凝工艺和设备进行了改进,在工程中验证了工艺参数的可靠性,为粉煤灰在废水絮凝处理领域的应用做了进一步的尝试。
2、实验部分
2.1 仪器、原料与试剂
仪器:LC-20A高级液相色谱仪(日本SHIMADZU公司)、pH酸度计(上海梅特勒-托利多公司)。
原料与试剂:粉煤灰(湖南某热电厂)、聚合氯化铝(PAC)、阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)。实验中所用的溶液均用高纯水配置。
实验所用硫双灭多威芬顿预处理废水(简称硫双废水),取自湖南某农药厂环保预处理车间。水质情况为:pH为2、COD为9000mg·L-1、悬浮物SS为4223mg·L-1,含有4-氨基吡啶约为29mg·L-1。
2.2 检测及表征方法
2.3 实验流程
由于工程上的处理装置是连续化运行,每个参数的调整需要较长时间才能反应出该条件下的运行效果,而且进水水质波动大,为统一进水情况,将操作简单化,先通过烧杯实验优化药剂投加量和反应条件。
烧杯实验:将粉煤灰研磨后过50、100、150、200、250目筛,备用。取500mL硫双废水于1L的烧杯中,用30%氢氧化钠溶液调pH至8,加入一定量研磨过的粉煤灰,快速搅拌20s,转速为200r·min-1,搅拌均匀后,缓慢滴加PAC(质量分数为20%),快速搅拌30s,转速为200r·min-1,再缓慢滴加质量分数为1%的PAM,然后调整搅拌速度至所需,熟化5min,待絮体长大后静置30min,测30min沉降比。取上清液测悬浮物、COD、4-氨基吡啶。
连续化操作如下:工程上采用连续的方式进水,流量为50t·d-1,经过芬顿处理的硫双废水通过管道混合器调节pH至8后,进入絮凝反应罐,采用连续进料装置按比例将粉煤灰和PAC溶液分别投加进入反应罐。反应罐搅拌转速为200r·min-1,,停留时间为50s,随后从底部流入混凝柱内(φ500mmx1200mm)。PAM的投加点位于絮凝反应罐与混凝柱之间的管道上。药剂投加量按照烧杯实验优化的与流量相匹配。出水经上端溢流,有效水力停留时间为5min,污泥从距离底部700mm开口处排出,然后进入离心机泥水分离。控制污泥在混凝柱中的停留时间为60min。出水检测SS、COD、4-氨基吡啶,同时检测排出污泥的含固量。
3、结果与讨论
3.1 粉煤灰粒径对絮凝效果的影响
3.2 粉煤灰的投加量对絮凝效果的影响
3.3 PAC投加量对絮凝的影响
3.4 不同的PAM投加量对絮凝的影响
已有研究表明,助凝剂PAM的投加对絮凝体密度的影响不大,但PAM能够明显增大絮体内部的粘合力,在外部搅拌强度一定时,起到促进絮体长大的作用。本实验在其他参数不变的情况下,考察了PAM投加量对介质絮凝效果的影响。结果见表4。
3.5 投加PAM后的搅拌速度对絮凝的影响
在工艺中每加一次物料均需要搅拌混合,其中粉煤灰和混凝剂的混合搅拌速度要求不高,满足快速混合即可。助凝剂PAM与废水混合以后,此时的搅拌强度对絮凝效果关系最为关键,因为此处的搅拌强度是形成致密紧致的结团絮体的关键外在因素[8]。适当的增加搅拌强度,在外力的挤压剪切作用下,根据结团絮凝形成机理,微絮凝体会以絮凝体密度最大的方式结合,形成更大而结实的絮凝体。
以250目的粉煤灰投加量为硫双废水质量的1.6g·L-1,其他操作与之前相同,并优化了投加助凝剂后反应的搅拌速度,以得到最佳的絮凝效果。结果见表5。
3.6 连续化装置运行效果
将烧杯实验优化的参数应用于连续化装置上,进水流量为50t·d-1,废水通过管道混合器加碱调节pH至8后,进入絮凝反应罐,每吨废水中投加1.6kg粉煤灰,20%的PAC溶液,每吨废水中投加5L。絮凝反应区搅拌转速为200r·min-1,停留时间为50s,随后从底部流入混凝柱内。PAM的投加点位于絮凝反应罐与混凝柱之间的管道上。药剂投加量按照烧杯实验优化的结果与流量相匹配。出水经上端溢流,水力停留时间为5min,污泥从距离底部700mm开口处排出,然后进入离心机泥水分离。控制污泥在混凝柱中的停留时间为60min。当有废水从溢流口流出时开始计时,每隔15min取出水检测悬浮物SS、COD和4-氨基吡啶。结果表明,出水SS、COD和4-氨基吡啶均随着混凝柱中污泥层的增高,缓慢减低并趋于稳定,最终分别为2、1200、1mg·L-1,说明悬浮的污泥层对废水中颗粒物起到了一定拦截作用。
4、结论
采用粉煤灰介质絮凝的方法,结合结团絮凝工艺原理,对预处理车间絮凝工艺及设备进行改进,提高絮凝效果降低出水悬浮物,COD和4-氨基吡啶,解决泥水难分离问题,并改善污泥的脱水性能。通过小试确定了粉煤灰的粒径控制在250目,投加量为1.6g·L-1,PAC的投加量为1.0g·L-1,PAM投加量为2.0mg·L-1,混凝柱内的搅拌速度为100r·min-1。工程应用时,综合考虑出水指标和泥水分离两个方面的问题,对参数反复确认,最终结果COD、SS和4-氨基吡啶去除率分别达到86.67%、99.95%、96.55%,污泥含固量为20%~30%,利于脱水。
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水处理
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只看楼主 我来说两句 抢板凳充分发挥了粉煤灰的吸附作用,关键是吸附后的粉煤灰如何处理?
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