微氣泡氣浮系統在焦化廢水預處理中的應用

安耀輝，彭中良，杜小慶

（陜西陜焦化工有限公司，陜西渭南 711712）

微氣泡氣浮系統在焦化廢水預處理中的應用

安耀輝，彭中良，杜小慶

（陜西陜焦化工有限公司，陜西渭南 711712）

焦化廢水屬于難降解工業廢水，采用微氣泡氣浮系統對該類廢水進行預處理研究，探討了絮凝劑投加量和廢水酸堿度對廢水混凝氣浮預處理效果的影響。結果表明：PAC和PAM分別投加800mg/L和60mg/L時，經混凝氣浮，廢水的色度和化學需氧量去除率分別可達80%和65%，具有良好的實驗效果，工程應用前景廣闊。

氣浮；微氣泡；焦化廢水；預處理；PAC；PAM

Abstract：Coking wastewater is a kind of refractory industrial wastewater.Under the conditions of pH 7.5，dosage of polymerization aluminum chloride（PAC）800mg/L and dosage of polyacrylamide（PAM）60 mg·L-1，removal rate of Chromaticity and chemical oxygen demand（COD）could be achieved 80% and 65% for coking wastewater by coagulation and air flotation.

Key words：air flotation；micro-bubble；coking wastewater；pretreatment；PAC;PAM

焦化行業是用水和環境污染最為嚴重的行業之一，焦化廠主要生產焦炭、商業煤氣、硫銨和輕苯等化工產品。焦油回收系統采用硫銨流程，焦油加工采用管式爐兩塔連續蒸餾，工業奈生產工藝為雙爐雙塔連續蒸餾、洗滌、精制。在焦爐煤氣冷卻、洗滌、粗苯加工及焦油加工過程中，產生含有酚、氰、油、氨及大量有機物的工業廢水。焦化廢水含大量的苯酚、多環及雜環化合物，生化性極差，屬于典型的難降解工業廢水。氣浮技術在印染、煉油、電鍍和焦化等廢水的處理中都已經得到了廣泛應用。本文采用微氣泡氣浮系統對焦化廢水的混凝氣浮預處理進行了研究，為實際工程應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 實驗廢水

實驗廢水直接取自某焦化廠污水調節池，主要水質指標如下表1所示。

表1 某焦化廠污水調節池水質指標

1.2 實驗藥品

水處理絮凝劑（聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺）及化驗藥劑（重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸、硫酸汞、硫酸亞鐵銨、指示劑等）。

1.3 實驗裝置

微氣泡氣浮系統（產生氣泡粒徑在40μm左右）、濁度儀、電子天平、紫外-可見分光光度計等。水槽采用分格開口玻璃缸，尺寸為：100cm（長）×55 cm（寬）×100cm（高），裝置組建如下圖1所示。

圖1 實驗裝置簡圖

1.4 實驗方法

實驗在氣浮裝置內進行（裝置如圖1所示），先將焦化廢水加入到水槽中，調節pH值后加入一定的絮凝劑并攪拌一段時間，然后開啟氣浮系統，將被處理污水在用水泵加壓到3～4kg/cm2，送入溶氣罐，在罐內使空氣充分溶于水中，然后在氣浮池中經釋放器突然減到常壓，這時溶解于水中的過飽和空氣以微細氣泡在池中逸出，將水中懸浮物顆粒或油粒帶到水面形成浮渣排除，處理后從出水口取樣檢測。

2 結果與討論

2.1 絮凝劑投加量對預處理效果的影響

研究表明，該類廢水多采用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺（分別簡稱：PAC和PAM）進行混凝預處理。實驗首先考察了PAM和PAC兩種絮凝劑的投加用量對色度去除率的影響。調節廢水pH至中性，固定其中一種絮凝劑的用量，改變另一種絮凝劑的用量，進行單一因素法分別探討了PAM和PAC的投加量對焦化廢水混凝氣浮預處理色度去除率的影響，結果如圖2所示。

圖2 不同PAC和PAM的投加量處理下的脫色率

如圖2（a）所示：在適當范圍內，PAC增多時，羥基鋁絡合聚集體就會增加，膠體脫穩后各自之間存在的吸附架橋和脫穩的膠粒被網捕卷掃的能力加強，從而脫色率逐漸增加；當PAC投加量超過800 mg/L后，去除率隨投加量增加變化小。

如圖2（b）所示：隨PAM投加量增大，脫色率先增加，后出現下降。推測如下：適量的PAM投加后能促進脫穩絮粒基團增大，提高了氣浮氣泡的黏附強度和數量，使原來上浮較慢絮粒的絮凝大幅改善，進而提高氣浮效率；但當投加過量時，會在水里形成親水膠束，當其與絮粒黏附時就會增強絮粒的親水性，降低了氣泡和絮粒之間黏附的概率，反而引起了氣浮效率的下降。

2.2 pH對焦化廢水預處理效果的影響

不同pH情況下，絮凝劑水解狀態不同，直接影響其效果。按照上述PAC和PAM投加量探討結果，分別投加800mg/L和60mg/L，不同pH值下COD去除結果如圖3所示。

圖3 不同pH值預處理下的脫色率

從上圖可以看出，該預處理工藝合適的pH值為6～8，此時脫色率達到60%以上。當pH值小于6時，混凝劑水解產物以Al3+為主，絮凝效果變差，含顯色基團的有機物脫色處理效果差。當pH值在6～8時，絮凝劑水解產物為Al（OH）3為主，吸附絮凝能力很強，脫色效果好。但當pH大于8以后，水解產物以Al（OH）4-為主，水中膠體無法與其結合，導致處理效果變差。

2.3 選定pH和絮凝劑投加量情況下焦化廢水預處理效果

根據以上分析，調節廢水pH值在7.5左右，PAC和PAM投加量分別為800mg/L和60mg/L，進行混凝氣浮試驗，考察處理效果，具體如下表所示。

表2 焦廢水處理效果

綜上，對于焦化廢水混凝氣浮預處理效果比較好，PAC和PAM投加量分別為 800mg/L和60mg/L時，氣浮處理效率較高，礬花很密實，色度和COD去除率分別達到80%和65%。

3 結論

通過以上對焦化廢水氣浮預處理實驗，可以得出以下幾點結論：①混凝氣浮對焦化廢水預處理色度和COD去除效果明顯，色度和COD去除率分別可以達到80%和65%。②絮凝劑投加量及水質酸堿度對預處理影響較大。③氣浮預處理可行性較強，適應性比較廣，操作簡便，運行可靠，值得廣泛推廣和深入研究。

[1] 陳翼孫，胡斌.環境工程治理叢書：氣浮凈水技術[M].北京：中國環境科學出版社，1992：52-69.

[2] 陳昌海.焦化廢水處理技術現狀及研究進展[J].污染防治技術，2017，30（1）：15-19.

Study on Pretreatment of Coking Wastewater With A Flotation System Generating Micro-bubbles

An Yao-hui，Peng Zhong-liang，Du Xiao-qing

X784

A

1003–6490（2017）09–0224–02

2017–07–25

安耀輝（1983—），男，陜西銅川人，工程師，主要從事焦化環保治理方面的研究工作。