袁　霄，李　杰，李風(fēng)亭（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院污染控制與資源化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092）

新型強(qiáng)化鐵鹽混凝劑對(duì)焦化廢水深度處理的研究

袁霄，李杰，李風(fēng)亭
（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院污染控制與資源化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092）

焦化廢水成分復(fù)雜、毒性大、色度高，是目前難以處理的工業(yè)廢水之一。通過(guò)試驗(yàn)考察了一種新型強(qiáng)化鐵鹽混凝劑對(duì)華東某焦化廢水生化出水的處理效果，并與傳統(tǒng)聚合硫酸鐵進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，新型強(qiáng)化鐵鹽混凝劑對(duì)焦化廢水生化出水的處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)聚合硫酸鐵，當(dāng)其投加量為2 000mg/L，初始pH為7~8，快速攪拌時(shí)間為20min時(shí)，COD、色度去除率分別達(dá)到76%和85%，出水COD、色度達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

焦化廢水；混凝；強(qiáng)化鐵鹽混凝劑

焦化廢水是在煤高溫?zé)捊埂⒚簹鈨艋?、焦化產(chǎn)品回收及精制過(guò)程中產(chǎn)生的一種污染成分復(fù)雜、毒性大、色度高、難降解的工業(yè)廢水〔1〕。焦化廢水中含有的氨氮、有機(jī)物對(duì)人體健康、生態(tài)環(huán)境具有極大的危害，甚至還有致畸致癌作用，需要高度重視〔2〕。目前，國(guó)內(nèi)工程上對(duì)焦化廢水的處理多采用A/O的處理工藝，但處理出水很難達(dá)標(biāo)排放，出水COD一般高于250mg/L〔3-6〕。因此，對(duì)焦化廢水生化出水需要進(jìn)行進(jìn)一步處理。

混凝工藝是目前廢水處理領(lǐng)域必不可少的工藝之一，其適用范圍廣泛，處理方式簡(jiǎn)便，成本低。其中，鐵鹽混凝劑被廣泛應(yīng)用于廢水的處理中，其能顯著降低廢水的COD、色度等指標(biāo)。但是，焦化廢水生化出水中的有機(jī)物一般都難以用微生物降解，其主要為親水性有機(jī)物，單純使用鐵鹽并不能使處理出水達(dá)標(biāo)排放。因此，對(duì)于焦化廢水生化出水中的難降解有機(jī)物，應(yīng)當(dāng)改變其親水性能，進(jìn)而使其通過(guò)混凝沉淀得以去除。本研究采用新型強(qiáng)化鐵鹽混凝劑處理焦化廢水生化出水，研究了pH和混凝劑投加量等因素對(duì)處理效果的影響，并與傳統(tǒng)聚合硫酸鐵進(jìn)行了比較，以期為焦化廢水的處理提供一種新方法。

1　試驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

儀器：ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)，深圳市中潤(rùn)水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司。

試劑：聚合硫酸鐵，全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)>19%，鹽基度為12%；聚丙烯酰胺（PAM），相對(duì)分子質(zhì)量>1 000萬(wàn)；硅藻土；鹽酸、氫氧化鈉，均為分析純。

1.2強(qiáng)化鐵鹽混凝劑的制備

取一定量的硅藻土及聚合硫酸鐵混合研磨，然后放入管式電阻爐中于450℃焙燒2 h。取出，過(guò)100目（150μm）篩，即得到強(qiáng)化鐵鹽混凝劑。其以聚合硫酸鐵為主，測(cè)得有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)>6%。

1.3原水水質(zhì)

試驗(yàn)用焦化廢水取自華東地區(qū)某焦化廠A/O處理系統(tǒng)出水，其水質(zhì)：pH 6.5~7.5，色度300倍，COD 268mg/L，呈棕褐色。

1.4試驗(yàn)方法

采用六聯(lián)混凝攪拌機(jī)進(jìn)行混凝試驗(yàn)。將1 L水樣放入試驗(yàn)杯中，用HCl、NaOH調(diào)節(jié)初始pH。加入一定量的混凝劑，先快速攪拌（300 r/min）一定時(shí)間，再慢速攪拌（100 r/min）10min。靜置沉淀30min后，取上清液進(jìn)行分析。

COD采用美國(guó)HACH公司的COD快速測(cè)定儀測(cè)定，色度采用標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)比色法（GB 11903—1989）測(cè)定。

2　結(jié)果與討論

2.1初始pH對(duì)處理效果的影響

在強(qiáng)化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L，快速攪拌時(shí)間為15min的條件下，考察了初始pH對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1　初始pH對(duì)COD去除率的影響

由圖1可以看出，隨著初始pH從酸性到堿性，COD去除率先升高后降低。當(dāng)pH為7~8時(shí)，COD去除率最高。確定最佳初始pH為7~8。

2.2快速攪拌時(shí)間對(duì)處理效果的影響

在初始pH為7~8，強(qiáng)化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L的條件下，考察了快速攪拌時(shí)間對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2　快速攪拌時(shí)間對(duì)COD、色度去除率的影響

從圖2可以看出，隨著快速攪拌時(shí)間的增加，COD、色度去除率不斷上升，當(dāng)快速攪拌時(shí)間達(dá)到20min后，COD、色度去除率的變化逐漸變緩。確定最佳快速攪拌時(shí)間為20min。

2.3不同混凝藥劑對(duì)處理效果的影響

采用相同的試驗(yàn)方法，在初始pH為7~8，快速攪拌時(shí)間為20min的條件下，考察了不同混凝劑對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3　不同混凝劑對(duì)COD、色度去除率的影響

由圖3可以看出，隨著藥劑投加量的增加，COD、色度去除率均呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。對(duì)于強(qiáng)化鐵鹽，當(dāng)其投加量＞2 000mg/L時(shí)，COD、色度去除率的上升趨勢(shì)變緩，對(duì)于聚合硫酸鐵，當(dāng)其投加量＞1 500 mg/L時(shí)，COD、色度去除率的上升趨勢(shì)變緩。在相同的藥劑投加量下，強(qiáng)化鐵鹽混凝劑對(duì)COD、色度的去除率均比聚合硫酸鐵要好。

2.4強(qiáng)化混凝作用機(jī)理分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，傳統(tǒng)鐵鹽的COD去除率最高維持在50%左右，并且隨著其投加量的加大，沉淀絮體變得非常松散，不利于后續(xù)處理。這主要是因?yàn)閷?duì)于普通的混凝過(guò)程，主要去除的是焦化廢水中的大部分疏水性有機(jī)物以及中等分子質(zhì)量的有機(jī)物，而對(duì)于親水性的有機(jī)物基本去除不了〔7〕，因此導(dǎo)致聚合硫酸鐵的COD去除率偏低。而對(duì)于強(qiáng)化鐵鹽混凝劑，隨著其投加量的加大，COD、色度去除率也不斷加大，分別可達(dá)到76%和85%。這主要是因?yàn)閺?qiáng)化鐵鹽中加入了硅藻土成分，硅藻土含有羥基，并有氫鍵存在，加強(qiáng)了吸附性能，能吸附部分親水性的有機(jī)物；另外，在煅燒之后，硅藻土與聚合硫酸鐵有一定的結(jié)合，在吸附之后，能迅速通過(guò)聚合硫酸鐵的網(wǎng)捕作用，將水中的污染物質(zhì)去除，從而提高了COD、色度的去除率。

3　結(jié)論

研究了2種混凝藥劑對(duì)華東某焦化廢水生化出水的處理效果，結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，強(qiáng)化鐵鹽混凝劑對(duì)焦化廢水生化出水的處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)鐵鹽。當(dāng)強(qiáng)化鐵鹽混凝劑投加量為2 000mg/L，初始pH為7~8，快速攪拌時(shí)間為20min時(shí)，COD、色度去除率分別達(dá)到76%和85%，處理出水可達(dá)標(biāo)排放。

［1］金文杰，左宇，于群.混凝吸附法深度處理焦化廢水［J］.環(huán)境工程，2009，27（1）：3-4.

［2］馬前，梅濱，顧學(xué)喜，等.焦化廠生化出水電解脫色工藝及其機(jī)理的初步研究［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6（8）：18-22.

［3］Chao YM，Tseng IC，Chang JS.Mechanism for sludge acidification in aerobic treatment of coking wastewater［J］.Journal of Hazardous Materials，2006，137（3）：1781-1787.

［4］任源，韋朝海，吳超飛，等.生物流化床A/O2工藝處理焦化廢水過(guò)程中有機(jī)組分的GC/MS分析［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（11）：1785-1791.

［5］韋朝海，賀明和，吳超飛，等.生物三相流化床A/O2組合工藝在焦化廢水處理中的工程應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（7）：1107-1112.

［6］張偉，韋朝海，彭平安，等.A/O/O生物流化床處理焦化廢水中酚類組成及降解特性分析［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（2）：253-258.

［7］賴鵬，趙華章，倪晉仁.硫酸鐵混凝劑處理焦化廢水A/O工藝出水的研究［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2008，28（3）：215-219.

Research on the advanced treatmentof cokingwastewater by the novelenhanced ferric coagulant

Yuan Xiao，Li Jie，Li Fengting
（State Key Laboratory ofPollution Controland Resource Reuse，CollegeofEnvironmental Science& Engineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）

Since cokingwastewater is characterized by complicated composition，high toxicity，and high chroma，itis one of industrialwastewaterswhich are difficult to be treated at present.Through experiments，the treatmenteffects ofanew typeofenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater in EastChina have been investigated and compared with the effectof traditional poly-ferric sulfate.The results show that the treatmenteffect of theenhanced ferric coagulanton the biochemicaleffluentof cokingwastewater isbetter than thatof the traditional poly-ferric sulfate.When itsdosage is2 000mg/L，initialpH 7-8，and rapid stirring time 20min，the removing rates of COD and chromaare76%and 85%，respectively.Both COD and chromaof theeffluentcanmeet the requirements fornationaldischarge standard.

cokingwastewater；coagulation；enhanced ferric coagulant

X703.1

A

1005-829X（2016）10-0065-02

袁霄（1991—），在讀碩士。電話：13162516870，E-mail：skiesyuan@163.com。

2016-06-29（修改稿）