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聚合氯化鋁在石油化工污水回收處理中的應用

發布時間:2020-08-29     瀏覽次數:

摘要:通過絮凝性能比較以及中試規模的應用,表明聚合氯化鋁具有用量少、污泥少、除濁率高、對出水pH影響小等優點,是石油化工污水回用處理中的理想絮凝劑。

石油化工污水,一般在污水凈化廠經隔油、氣浮和生化處理之后外排,在當前水資源短缺、用水量日益增加的形勢下,迫切希望回用污水、我們開展了凈化廠處理過的石化污水進一步深度處理的中試研究,以期回用為循環冷卻水,處理過程包括生物接觸氧化、絮凝沉淀、過濾、消毒和水質穩定五部分,本文簡要報導了絮凝沉淀中聚合氯化鋁(以下簡稱聚鋁)的選取與應用。

1.絮凝劑的選擇

石化污水處理常用硫酸鋁和聚合氧化鋁作為絮凝劑,后者由于預制成多核多羥基水解絡合體,具有較高的電荷與聚合度,故能發揮混凝與絮凝的雙重作用,效果優于前者,但由于制備聚合鋁的原料來源不同,如鋁灰、煤矸石、廢鋁催化劑等,致使聚合氯化鋁的組成與性能差異懸殊。中國科學院生態環境研究中心研制的聚合氯化鋁,采用氫氧化鋁作原料,純度高并嚴格控制堿化度,可望獲得優良的絮凝性能,為了比較,我們先后通過小試和中試,對比了幾種絮凝劑的性能,其中包括四種聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵和陽離子型聚內烯酰胺。

聚合氯化鋁在石油化工污水回收處理中的應用

實驗室小試采用接觸氧化后的出水作為試驗液,快速攪拌下加入一定量的絮凝劑,2min后加入2mg·l-1陰離子型高分了絮凝劑(對陽離子型聚丙烯酰胺不加入),再慢速攪拌lmin,取清液分析濁度和pH,結果示于圖1和表1。絮凝劑的投加量,鋁鹽以Al計,鐵鹽以Fe計,有機高分子以固含量計(下同)。

表1 澄清液濁度約0.5NTU時絮凝劑的投加量(mg·L-1

日期(1995年) 聚合氯化鋁 聚鋁(南) 聚合硫酸鐵 陽離子型聚丙烯酰胺 原水濁度/NTU
4月6日 0.3(0.50) 2.3(0.50) 8.4(0.40) -- 7.0
4月12日 1.8(0.47) 2.7(0.50) 8.4(0.56) -- 4.2
4月13日 1.8(0.53) -- -- -- 5.4
4月25日 1.8(0.49) -- 8.4(0.58) 0.8(0.51) 3.8

注:括號內數字為澄清液濁度,單位NTU。

中試對比試驗在中試設備(圖2)上進行,對生物接觸氧化塔出水連續加絮凝劑和陰離子型高分子絮凝劑,在沉淀槽出口取樣分析,結果列于表2。

表2 中試比較三種絮凝劑的絮凝效果

絮凝劑 投加量/mg·L-1 出水 原水 注解
濁度/NTU SS/mg·L-1 濁度/NTU SS/mg·L-1
聚鐵 8.4 0.58 15.5 7.4 42

①數據為7d均值。

②濁度去除率92.0%。

聚鋁 1.8 0.61 11.9 11.5 28.7

①數據為5d均值。

②濁度去除率94.6%。

陽離子型聚丙烯酰胺 0.8 0.67 4.8 3.6 31.2

①數據為2d均值。

②濁度去除率81.4%。

通過小試、中試的對比試驗可知:硫酸鋁累凝效果雖不錯,只是明顯降低溶液的pH值;聚合硫酸鐵形成的絮體易沉淀,污泥少,但投加量大;陽離子型聚丙烯酰胺用量少,但無論小試還是中試均有一層浮渣不利于沉淀,去濁率也較低;聚合氯化鋁一般絮凝性能好,尤其是聚合氯化鋁,出水濁度達到相同水平時,它的投加量僅為聚鐵的1/5,為聚合氯化鋁(南)的70%,這樣產生的污泥少,有利于后處理,而且濁度去除率高,對原水pH影響少,因此,選用聚合氯化鋁用為石化污水回用處理的絮凝劑。

聚合氯化鋁在石油化工污水回收處理中的應用

2.聚合氯化鋁在石化污水回用處理中試的應用

絮凝沉淀裝置(圖2)由混合槽、絮凝槽與沉淀槽組成。

生物接觸氧化塔出水以0.5m3·h流量溢流進入混合槽,在空氣攪拌下(氣水比為3),連續投加1.8mg·l-1的聚合氯化鋁,停留8min后進入絮凝槽,加入陰離子型高分子2mg·l-1,停留14min后進入沉淀槽,沉淀52min,分析沉淀槽出水水質,結果列于表3(所列數據為17d均值)。

表3 絮凝沉淀前后水質變化

  pH 水溫(℃) 電導率(μs·cm-1 濁度(NTU) COD(mg·L-1 SS(mg·L-1 NH4+-N(mg·L-1 總P(mg·L-1 油分(mg·L-1
絮沉前 7.39 21.0 1353 7.3 42.4 27.0 4.27 0.80 1.25
絮沉后 7.50 19.4 1275 0.60 27.6 11.1 2.94 0.31 1.06
去除率/%       91.8 34.9 58.9 31.1 61.3 15.2

中試運行結果表明:聚合氯化鋁是一種理想的絮凝劑,沉淀槽出水濁度均值0.6NTU,除濁率達92%,發揮良好絮凝作用,也印證了小試的結果,對SS,COD,總P也有一定的去除作用。

為了充分發揮聚合氯化鋁的作用,在中試設備中考察了一些影響絮凝沉淀的因素,結果如下:

系統采用壓縮空氣作為攪拌動力源,對于空氣攪拌,不象水力或機械攪拌,沒有現成的公式以計算速度梯度與甘布值,僅從絮凝效果來控制絮凝操作,我們的探索表明三點曝氣優于單點曝氣(即僅在第一混合槽曝氣),出水濁度低(0.58比0.96NTU),且去濁率高(92%比82%),氣水比為6時效果好。

系統處理生物接觸氧化后污水,為了比較,也處理過沒有經過接觸氧化的污水,結果表明,污水經生物接觸氧化后再絮凝沉淀出水濁度低(0.56NTU),而不經過生化處理的污水絮凝沉淀后出水濁度高(5.6NTU),這是由于生物降解了大量的膠體物質(它是濁度主要貢獻者),微生物代謝產物也發揮了生物絮凝的作用,要發揮聚合氯化鋁的作用,絮凝沉淀前的生物處理是重要的處理步驟。

連續操作優于間歇操作,它不受起動的干擾,一般起動后1.5h水質才能穩定。

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