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聚合硫酸鐵在處理焦化污水中的應用

發布時間:2020-09-07     瀏覽次數:

摘要:通過實驗證實了聚合硫酸鐵作為絮凝劑對降低活性污泥指數以及曝氣池出水化學需氧量的作用,并從作用機理給予詳細解釋。該法不需要增加任何設備、設施,對改善出水水質,經濟、合理、可行。

在廢水處理領域,國內外雖然也推出了一些新工藝,新方法,但是,改用新工藝,往往存在投資大,轉型難的問題。因此,焦化行業目前仍普遍采用活性污泥法生化二級處理工業污水。在生化污水處理過程中,由于受進水水質及現有的工藝控制水平限制,普遍存在活性污泥指數SVI值偏高,活性污泥濃度較低,甚至出現污泥膨脹的問題,影響污水處理效果。曝氣池出水COD經常大于100mg/l,超出國標規定的排放標準,對水體造成污染。

聚合硫酸鐵

為了在舊在的設備設施基礎上解決這類問題,宜鋼焦化廠選定聚合硫酸鐵(PFS)作為絮凝劑,對其降低活性污泥指數,降低出水COD所起的作用進行了詳細地實驗室研究,并從機理上給予詳盡解釋。證實了聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化行業廢水中應用的可行性。

1、聚合硫酸鐵的制備

因為是實驗室制備聚合硫酸鐵,所以,采用滴加過氧化氫代替鼓空氣氧化硫酸亞鐵與硫酸的混合液的方法。反應的關鍵是控制好硫酸亞鐵與硫酸的混合比例、反應溫度、時間等參數。制得的聚合硫酸鐵為紅棕色粘稠狀液體。

2、實驗

為了探索聚合硫酸鐵在污水處理過程中的作用,設計了如下兩組試驗。

2.1降低SVI值的實驗

SVI值為活性污泥經30分鐘沉降后1克干污泥所占的體積毫升數。在測定30分鐘沉降體積時,我們做兩組實驗進行對比。第一組不加絮凝劑,第二組各滴加一滴聚合硫酸鐵后用玻璃棒攪拌。測定結果如表1。

表1活性污泥30分鐘沉降體積ml

  1# 2# 3# 4#
第一組 52 77 80 74
第二組 44 61 61 64

測定30分鐘沉降體積后,分別將每組試樣過濾出清液,將濾出物連同濾紙一塊于700℃馬弗爐中灼燒,稱量后減去濾紙重量,得到干污泥重量如表2。

表2干污泥重量(g)

  1# 2# 3# 4#
第一組 0.4805 0.5067 0.5052 0.6029
第二組 0.4810 0.5074 0.5057 0.6033

由表2測得的兩組數據,經計算得SVI值如表3。

表3活性污泥指數SVI(ml/g)

  1# 2# 3# 4# 平均
第一組 108 152 159 123 136
第二組 92 120 121 106 109

SVI值降低率如表4。

表4SVI值降低率

  1# 2# 3# 4# 平均
SVI值降低率(%) 16 21 24 14 20

相同條件下,第二組的SVI值平均比第一組低20%,說明投加聚合硫酸鐵一組的活性污泥沉降性能要好。

取2#沉淀池出水一式兩份,一份滴加聚合硫酸鐵,一份不加。30分鐘后觀察發現,加聚合硫酸鐵一份出水量筒底部出現較多的絮狀沉淀,上清液變得明顯澄清;不加的一份則無明顯變化。用濁度計測試,加聚合硫酸鐵的一份濁度由不加時的87降到13。各取上部清液250毫升,測定COD含量,結果如表5。

表5 COD含量測定結果(mg/L)

  第一份(不加) 第二份(加) COD降低率%
COD含量 572 343 40

加聚合硫酸鐵后2#沉淀池出水COD含量降低了40%。

通過實驗,證實了聚合硫酸鐵的絮凝效果還是較為理想的。為什么投加聚合硫酸鐵后會出現上述實驗結果呢?下面波濤聚合氯化鋁廠家就作用機理作以下詳細解釋。

3、作用機理

聚合硫酸鐵為三價鐵離子的水解產物進一步脫水縮合而得,其可能的聚合形式多種多樣,但歸納為一點,通過聚合,可以得到荷電量較多、分子量較大的產物。其作為絮凝劑使用,一方面可以中和廢水中顆粒的表面電荷,使顆粒失穩而聚集,絮凝成較大粒子而易于沉淀;另一方面還可以起到顆粒間的橋連作用。當有兩個或兩個以上的顆粒沿分子伸長方向同時吸附在同一聚合硫酸鐵分子上時,則顆粒間形成橋連。在絮凝過程中橋連的顆粒與另一橋連的顆粒纏繞在一起,使生成的三維顆粒逐漸長大,而易于沉淀。

聚合硫酸鐵較好的絮凝效果,已經通過實驗得到證實。將其應用到活性污泥法處理焦化污水這一過程中,可以產生如下幾方面的作用:

(1)推流到吸附段的聚合硫酸鐵,可以中和細菌表面電荷。細菌表面電荷減少,微生物就會形成細胞外聚合物,然后將菌體封閉在粘層中。胞外聚合物和粘性物質的存在,促使可通過重力沉淀的絮體粒子的生成和長大。絮體顆粒的生成和長大,意味著活性污泥濃度增加,對污水中酚、氰、COD、等有毒有害物質的吸附能力增強,從而增加細胞外酶與有毒有害物質的接觸機率,提高有毒有害物質轉化為氣體及細胞組織的轉化率,活性污泥的處理能力得以提高。同時,生物絮體顆粒增加,污泥沉降性能好,表征污泥沉降性能的SVI值降低也在情理之中。

(2)聚合硫酸鐵的作用,還可以使曝氣池進水中的部分有毒有害物質的懸浮狀及膠體顆料理失穩,從而易于被生物絮體吸附轉化。

(3)COD的去除過程,主要是生物絮體中的以細菌為主體的微生物對進水中不可沉淀的膠體狀、懸浮狀和溶解性的有機或無機化合物轉化為各種氣體及細胞組織的過程。在實際運行中,該過程的表現形式是多種多樣的。因此,在出水中往往還含有如下一些有機物組份:

A、生物處理過程中剩余的有機物。

B、在廢水降解過程中產生,在沉淀池中未被分離出來的生物固體。其中以細胞組織為主。

C、細胞衰減或分解產物。

D、在廢物降解過程中以中間產物形式出現的有機物。

E、在處理過程中未被處理及分離的膠態有機物。

F、不能生物降解的有機物。

G、生物降解過程中的副產物。

不加聚合硫酸鐵之前,上述這些物質在出水中部分以膠體或懸浮狀固體出現,這就是出水濁度較高的原因。投加聚合硫酸鐵后大部分膠體或懸浮狀固體產生絮凝作用,隨生物絮體一同沉淀下來,水變澄清了。這是其一,更重要的是,上述這些物質大部分在出水中表現為COD,投加聚合硫酸鐵后,其中懸浮狀或膠體狀固體物質絮凝沉降下來,出水中COD就降低了。

(4)聚合硫酸鐵的加入,還可以補充細胞合成所需要的元素鐵,從而改善生物的生長條件。

4、結論

聚合硫酸鐵對提高活性污泥沉降性能,降低曝氣池出水COD是明顯有效的。

聚合硫酸鐵作為絮凝劑還有其它方面的優點:

(1)原料來源廣泛,制備方法簡單,價格便宜。

(2)鐵元素為生物生長繁殖所需要的營養元素。一般情況下, 干污泥中三氧化二鐵含量約占1%。投加聚合硫酸鐵可以改善微生物的生長條件,但不會對出水造成二次污染。

(3)不需要對現有的設備設施進行更新改造,投資費用少。

因此,盡管具體使用時,對投加方式,投加量,絮凝時間、絮凝效果以及它們與進水水質的關系等還需要進一步研究, 但是,我們仍可以肯定地說,投加聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化污水中應用,投資少,見效快,可收到明顯的環境效益和社會效益,具有普遍的推廣及應用價值。

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