高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理中的應(yīng)用

徐愛斌，豆斌斌

（新疆宣力環(huán)保能源有限公司，新疆哈密 839000）

煤化工廢水主要來(lái)自煤炭高溫餾化、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制等加工過程，一些煤化工企業(yè)將沒有處理的廢水或者處理不達(dá)標(biāo)的廢水排放，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境安全和周圍居民生命健康，也造成了水資源的浪費(fèi)，加劇了煤化工企業(yè)水資源短缺問題，這與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略是相違背的。以往處理技術(shù)主要依據(jù)的原理是將生物法中厭氧與好氧相結(jié)合，在實(shí)際應(yīng)用的過程中存在一些弊端。高效混凝沉淀技術(shù)是在以往處理技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和優(yōu)化，高效混凝沉淀技術(shù)采用了多種先進(jìn)理論、工藝和設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中涵蓋多種設(shè)備和工藝，實(shí)踐證明高效混凝沉淀技術(shù)可以顯著提升煤化工廢水的處理效果，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

1 高效混凝沉淀技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 高效混合性

高效混凝技術(shù)在處理廢水時(shí)，在反應(yīng)過程中驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的動(dòng)力來(lái)自亞微觀擴(kuò)散，亞微觀擴(kuò)散的傳質(zhì)過程需要克服較強(qiáng)的阻力，利用微渦旋的離心慣性效應(yīng)可以有效解決其面臨的阻力問題，利用微渦旋解決阻力問題需要微渦旋具備較高的強(qiáng)度和比例，亞微觀擴(kuò)散的速率才能獲得提升。在高效混凝技術(shù)的作用下，混凝劑水解后產(chǎn)生的物質(zhì)可以快速地?cái)U(kuò)散到水體中，確保水體中的膠體顆粒可以在最短時(shí)間內(nèi)充分脫穩(wěn)并凝聚，從而獲得很好的絮凝效果，也能節(jié)省大量藥劑。高效混凝技術(shù)因具有高強(qiáng)度的微渦旋性能，能夠讓混合變得高效和充分，這是靜態(tài)混合工藝無(wú)法比擬的。

1.2 高效絮凝性

絮凝是廢水處理過程的關(guān)鍵一環(huán)，絮凝效果直接決定了出水水質(zhì)，以往絮凝技術(shù)是讓廢水在設(shè)備中靜置20～30min，絮凝之后水體中還有很多絮凝不充分的小顆粒，絮凝效果并不理想。隨著高效混凝沉淀技術(shù)的出現(xiàn)，新型的反應(yīng)設(shè)備被應(yīng)用于廢水處理當(dāng)中，絮凝效果得到了大幅度提升。高效混凝沉淀技術(shù)的絮凝動(dòng)力來(lái)自湍流作用形成微小渦流，微小渦流產(chǎn)生離心慣性效應(yīng)，借助該原理使得絮凝池中水體的湍流微渦旋強(qiáng)度和比例大大增強(qiáng)，此外，還可以在絮凝流動(dòng)通道上提升湍流微渦旋比例，這種方式是通過增加顆粒相互碰撞次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)湍流微渦旋比例的提升，常見的方式是增設(shè)微渦折板或者多層小孔眼格網(wǎng)。高效混凝沉淀技術(shù)具有優(yōu)異的絮凝性能，可以將反應(yīng)時(shí)間縮短至5～10min。

1.3 高效沉淀性

傳統(tǒng)廢水處理工藝的設(shè)備設(shè)施體積規(guī)模很大，需要占據(jù)大面積的土地，出水水質(zhì)不高且處理效率低。隨著斜板沉淀池和斜管的出現(xiàn)使得沉淀效率有所改善，然而當(dāng)廢水處在低溫低濁期和高濁期的時(shí)候沉淀效果很不理想，并且污泥堆積問題嚴(yán)重，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化嚴(yán)重。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，在傳統(tǒng)沉淀理論中，較大顆粒的礬花會(huì)沉淀在斜管斜板之上，并和水體形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)在礬花顆粒后面形成很多小漩渦，大量的漩渦和相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成水體流動(dòng)出現(xiàn)脈動(dòng)現(xiàn)象，脈動(dòng)現(xiàn)象對(duì)大礬花顆粒沉淀沒有影響，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不充分的小顆粒沉淀物無(wú)法沉淀，進(jìn)而對(duì)出水水質(zhì)造成影響。高效混凝沉淀技術(shù)中的低脈動(dòng)理論運(yùn)用其獨(dú)有的高效小間距復(fù)合斜板沉淀設(shè)備，可以很好地抑制傳統(tǒng)沉淀理論中脈動(dòng)現(xiàn)象，沉淀池的上升流速可以提高至2.5～3.5mm/s，徹底解決了排泥堵塞問題并且出水水質(zhì)良好穩(wěn)定。

2 高效混凝沉淀技術(shù)在煤化工廢水處理方面的應(yīng)用

2.1 活性砂濾池混凝沉淀工藝

活性砂濾池混凝沉淀工藝是一種集成化的高效混凝沉淀過濾技術(shù)，活性砂濾池混凝沉淀系統(tǒng)由數(shù)個(gè)活性砂混凝沉淀過濾單元組成，廣泛應(yīng)用于煤化工廢水處理中。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括[1]：①投入低，該系統(tǒng)的集成程度高，可大幅度節(jié)約空間，建設(shè)投入比較低；②效率高，不用停機(jī)切換氣動(dòng)電動(dòng)閥門和反沖洗，不用反沖洗水泵，可全天候連續(xù)過濾，不用沖洗閥門和水箱，也不用對(duì)水泵風(fēng)機(jī)反沖洗，節(jié)約30%～40%的藥劑；③進(jìn)水水質(zhì)范圍寬，SS含量低于150mg/L的廢水都可不經(jīng)過預(yù)處理直接進(jìn)水；④運(yùn)維管理成本低，該系統(tǒng)無(wú)任何運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因此故障發(fā)生率小，投入運(yùn)行后運(yùn)維管理成本低；⑤出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水高效，出水水質(zhì)均衡且穩(wěn)定；⑥水頭損失小，該系統(tǒng)的水頭損失在0.5m～1.0m，顯著低于其他濾池；⑦改擴(kuò)建方便，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于模塊化，對(duì)已有處理設(shè)施改擴(kuò)建時(shí)比較方便。

2.2 星型鰭型絮凝器

星型鰭型絮凝器是由改性聚氯乙烯材料制成的一種絮凝效率高、絮凝效果好、節(jié)能、美觀、便于安裝、耐鹽腐蝕的高效混凝沉淀設(shè)備。星型鰭型絮凝器運(yùn)用的是顆粒碰撞慣性效應(yīng)和邊界層分離理論的工作原理，隔板設(shè)置在與絮凝池中水體流向一致的位置，翼片設(shè)置在與水體流向垂直的位置。在水體流經(jīng)時(shí)會(huì)有高頻譜渦旋形成，粒子碰撞效率會(huì)得到有效提升，在絮凝器尾端能夠形成易于沉淀且致密的明礬顆粒，星型鰭型絮凝器為水體中顆粒與藥劑有效接觸創(chuàng)造了充分的微觀水動(dòng)力環(huán)境[2]。星型鰭型絮凝器能夠按照具體的絮凝要求和原水水垢、水質(zhì)的不同對(duì)水體的水力流量和分級(jí)進(jìn)行控制，從而對(duì)水體中微漩渦的形成、分布頻率、分布密度進(jìn)行控制，能夠?qū)⑿跄Ч刂圃诶硐霠顟B(tài)。星型鰭型絮凝器可以很好地對(duì)絮凝過程進(jìn)行控制，對(duì)于一般廢水絮凝沉淀效果完全可以達(dá)到處理要求，再難處理廢水處理中也能取得較好的絮凝沉淀效果。

2.3 活性炭濾池工藝

活性炭過濾器的設(shè)計(jì)一般采用底部錐斗的形式，原水從下往上流經(jīng)炭層，一邊進(jìn)水一邊反沖洗炭層，反沖洗的強(qiáng)度和時(shí)間便于調(diào)節(jié)，活性炭過濾器對(duì)可溶性污染物具有很好的吸附效果。在設(shè)計(jì)活性炭過濾器時(shí)要特別重視停留時(shí)間的設(shè)計(jì)，因活性炭密度小易流失，應(yīng)將負(fù)荷速率表面最大化[3]。活性炭過濾器可以廣泛地用于包括煤化工廢水在內(nèi)的大部分污水處理中，隨著活性炭過濾器的應(yīng)用，在污水中內(nèi)分泌物質(zhì)處理方面需求比較旺盛，當(dāng)活性炭吸附劑吸附飽和后清理出池體還可以進(jìn)行再生，因此可以有效節(jié)約活性炭吸附劑的消耗。

2.4 反硝化深床濾池工藝

反硝化深床濾池工藝是一種將過濾功能和生物脫氮功能合二為一的污水處理工藝，主要用在污水處理廠改造提標(biāo)方面，反硝化深床濾池的深床以形狀和規(guī)格特殊的石英砂制成，深床對(duì)NO3-N和SS具有優(yōu)良的去除效果。反硝化深床濾池主要由濾池布?xì)庀到y(tǒng)、濾池濾料和承托層、濾池反沖洗系統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和驅(qū)氮系統(tǒng)七部分組成[4]。微生物膜效應(yīng)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓捎趹腋∥锊粩啾唤亓魰?huì)造成一定的水頭損失，需要利用反沖洗去除截留物，從而達(dá)到對(duì)污染物良好的去除效果。

2.5 翻板濾池工藝

翻板濾池工藝源自瑞士，翻板濾池原理簡(jiǎn)單、建設(shè)投入少、過濾效果好、截污量大，傳入我國(guó)后被逐漸應(yīng)用和推廣。翻板閥濾池沖洗方式為閉閥沖洗，沖洗流程是：先氣沖再氣水聯(lián)沖后單獨(dú)水沖，不管哪種沖洗都不會(huì)往外排水，完成全部反沖洗流程后靜止幾分鐘便可以排水，所以，翻板閥濾池不存在濾料流失問題。翻板濾池設(shè)計(jì)時(shí)也可以采取從底部進(jìn)水，從上部出水的方式，該設(shè)計(jì)叫作反向過濾池[5]。在翻板濾池中順著水體流向，顆粒濾料的粒徑逐漸變細(xì)，使水體中懸浮物在濾床上的穿透深度增強(qiáng)，濾料層的納污能力提升，濾料層水頭損失緩解，濾池工作周期延長(zhǎng)，過濾狀態(tài)更加趨于理想化，因此被廣泛應(yīng)用在煤化工廢水濾池新建和改造項(xiàng)目中。

3 結(jié)束語(yǔ)

高效混凝沉淀技術(shù)應(yīng)用于煤化工廢水處理方面具有處理高效、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍寬、便于操作，建設(shè)運(yùn)維成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)煤化工廢水企業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用和推廣前景。