强化混凝技术在煤气化废水深度处理中的应用

内蒙古赤峰某公司是一家以褐煤为原料，采用鲁奇碎煤加压气化技术生产主产品尿素，副产品硫磺、粗酚、中油、焦油等的大型煤化工企业，公司废水主要有酚回收废水、低温甲醇洗废水、煤气洗涤和冷却废水、地面冲洗水及厂区生活化验废水等，综合废水中主要有机成分为酚类化合物、多环芳烃(PAH)和含有N、S及0的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水该公司采用两级生化后加混凝沉淀-臭氧氧化BAF-浸没式超滤的工艺处理废水。运行结果表明生化处理后出水COD的质量浓度一般在200 ~300mg/L左右，且色度比较高，混凝沉淀单元由于水处理药剂选择不当，没有达到预期效果，从而影响后续处理效果。

混凝剂的性能、投加量不仅直接影响混凝效果，更是废水处理成本的直接影响因素。为了确定该煤气化废水生化处理出水混凝沉淀处理工艺的合适药剂品种、最佳投加量，保证出水水质达到设计要求，本研究针对目前市场上的多种混凝剂进行筛选，以CODcr、色度为主要考察对象，有针对性地选用了药剂种类，确定最佳操作条件，以期为工程应用提供参考

一、材料与方法

1.试验废水

本试验在该煤化工公司进行，试验废水取自废水处理系统二沉池出水，pH值为6.5~8.9，色度为320倍，CODcr、SS的质量浓度分别为200~300、300~400 mg/L。

2.试验药剂

(1)混凝剂。M180 混凝剂是专门针对煤焦化废水净化处理而研发的一种高度聚合的新型无机高分子混凝剂，应用表明它对废水的色度和COD。都有比较好的去除效果"。但各个厂家生产的 M180产品成分却不尽相同，效果各异，选择3个厂家的4种药剂进行试验研究，分别为M180-1、M180-2、M180-3及C₁。其中药剂M180-3 包括 M180.3A、M180-3B和M180-C₃个品种，3个品种需配合使用，配合使用时药剂投加顺序不分先后M180适用废水pH值范围较宽，为5.5~8.0，所以试验对来水未做pH值调节。M180-1为黑色固体粉末:M180-2为深褐色固体粉末:M180-3A为黄色固体粉末:M180-3B为黄褐色液体:M180-C为黑色颗粒状固体;C1为黑、白色固体颗粒混合物。

(2)脱色剂。选用了6种脱色剂进行研究，编号分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6。T1 为黄色液体，适用pH值为 6.5~7.5;T2为无色液体，适用pH 值为 6.0;T3 为无色透明液体，适用pH值为8.0~9.0;T4 为深褐色液体，适用pH 值为 7.0;T5为无色透明液体，适用pH值为 7.5~10.0;T6 为无色透明液体，适用 pH 值为 7.5 ~8.5。

3.试验方法

在温度为27℃条件下，取500m水样于烧杯中，调节pH值至药剂要求的最佳值，加入一定量的药剂，先以150 r/min 左右的转速快速搅拌1min，再以50r/min的转速缓慢搅拌30 s，静置沉淀30 min，记录试验现象。取上层清液测定 COD。浓度和色度。其中 M180-3 系列药剂配合使用时药剂投加顺序不分先后，投加2种药剂后按照本试验操作方法进行搅拌即可

4.分析方法

COD检测采用HACHDRB200型COD。消解器，色度检测采用稀释倍数法，pH值检测采用HACH-PHC10103型pH电极。

二、结果与讨论

1.混凝剂对COD、色度的去除效果

M180-1、M180-2、C1对废水COD、色度的去除效果如图1、图2所示。M180-3A、M180-3BM180-C等药剂的配合使用情况如表1、表2所示由图1可看出，随着药剂投加量增加，M1801、M180-2、C₁这3种药剂对 COD。的去除率都呈现先增大后减小的趋势。C1药剂对COD的整体去除效果要比 M180-1和 M180-2 要好。当C1 投加量为700mg时，去除效果最好，COD。去除率达到76.1%，出水COD。的质量浓度为 63 mg/L。3种药剂对废水色度的去除效果普遍较差，即使当投加量增加至1200mg时，M180-1 对废水色度去除率达到 75%，出水色度为 80倍。C1对废水色度去除效果最好时去除率也只有50%，出水色度为160倍，而M180-2对废水色度根本没有去除效果，这几种药剂对废水色度的去除效果远达不到要求。分析原因可能一是煤化工废水成分复杂M180-1、M180-2、C1这3种药剂对该煤化工废水污染物去除有一定的局限性;二是各个厂家的 M180成分、配方、含量都不尽相同，对废水中污染物的去除效果也不同:三是药剂成分对引起废水色度的基团去除作用甚微，致使色度去除效果不理想，

 

 

 

 

由表 1、表2可看出，M180-3 对废水 COD、色度的去除效果都要比 M180-1、M180-2、C1 这 3种药剂好。当M180-3A、M180-3B 的投加量均为600mg/工 时，COD。的去除率为 87.1%，出水 COD。的质量浓度为 34 mg/;当 M180-C、M180-3B 的投加量分别为700、600mg/L时，COD。的去除率为 88.2%，出水 COD。的质量浓度仅为 22 mg/L.色度的去除率最高达到 75%，出水色度为 80倍因此，在试验选用的几种混凝剂中，M180-3是对 COD。去除效果最好的药剂。

2.脱色药剂对COD、色度的去除效果

T1、T2、T3、T4、T5、T6这6种药剂对废水COD、色度的去除效果如图3、图4所示由图3可看出，随着药剂投加量的增大，不同脱色剂对COD的去除率都呈现先增大后稳定再减小的趋势。其中T1、T3、T4这3种药剂对COD。的去除效果整体最好，甚至优于前面所述的药剂M180-1。在各自适宜的加药量区间内，当投加量为200 mg/L时，T1对CODc的最大去除率为51.5%，出水COD。的质量浓度为126mg/L;当投加量为500 mg/L时，T3对COD的最大去除率为47.3%，出水COD。的质量浓度为139 mg/L;当投加量1000 mg/时，T4对COD。的最大去除率为55.8%，出水COD的质量浓度为96 mg/。而由图4可看出，所有脱色剂对色度的去除率基本都在70% 以上，其中T1、T2、T6 这3种药剂对色度的去除效果最稳定且最好。在合适的药剂投加量下出水色度均可达到40倍以下。可见脱色剂的加入伴随着发生电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学过程，从而在脱色的同时也去除了部分COcr。

 

 

3.组合药剂配方试验

综合对上述试验结果分析，M180对该煤化工废水COD的去除效果较好，色度去除不理想;而几种脱色剂对该煤化工废水色度去除率都较高，对COD。的去除效果相对较差。单独使用某一种类药剂仍然达不到相关出水标准的要求，因此确定以优选的混凝剂 M180-3A+M180-3B与脱色剂T6组合使用，考察对废水COD。和色度的去除效果。结果如表3所示，由表3可看出，当M180-3A、M180-3B的投加量均为300 mg/L，T6的投加量为100mg/L时,出水COD的质量浓度为77 mg/L，色度为40倍,满足煤化工公司对出水水质的要求，核算药剂成本费为3.18元/t。

 

      小试结果表明，采用此强化混凝沉淀处理后的废水可以满足该煤化工企业对出水水质的要求。强化混凝沉淀处理是否可以代替现有臭氧氧化池BAF-浸没式超滤深度处理工艺，从而简化废水处理工艺流程，还需要进一步的工程性试验论证。

3、结论

(1)针对该煤化工废水水质，采用混凝剂M180-3A配合M180-3B，对COD的去除效果最好:脱色剂T1、T2、T6这3种药剂对废水色度都有较好的去除效果。单独使用专用混凝剂或脱色剂都不能使得出水COD。、色度同时达标，需要将2种药剂组合使用

(2)当M180-3A、M180-3B的投加量均为300mg/L，T6的投加量为 100mg 时，出水 CODG 的质量浓度为77mg/L，色度为40倍，满足 HG/T3923-2007《循环冷却水用再生水水质标准》的要求，此时最经济有效的药剂成本为3.18元/t。