煉焦、煤氣凈化及化產(chǎn)品回收過(guò)程中產(chǎn)生的一種難生物降解的有毒工業(yè)廢水，有機物物濃度高、成分復雜，主要含有氨氮、酚類(lèi)、氰類(lèi)以及單環(huán)或多環(huán)芳香化合物及雜環(huán)化合物等。目前，國內焦化廢水普遍采用以A/O或以A/O工藝改進(jìn)后的A/O/O、A/A/0、0/A/0等生物強化工藝為基礎的生物處理方法，但由于焦化廢水的難降解性，經(jīng)生化處理后出水還不能直接排放，必須輔以混凝沉淀處理。

鐵系混凝劑是無(wú)機混凝劑的一種，是焦化廢水處理過(guò)程中較常用的混凝劑之一，其原理為鐵鹽水解后可對水中膠體發(fā)揮壓縮雙電層及網(wǎng)捕作用，但由于其分子量較小，在發(fā)揮絮凝作用時(shí)存在投藥量較高的缺點(diǎn)，往往會(huì )引起廢水色度的升高和出水pH值的降低，這也是焦化企業(yè)在采用聚合硫酸鐵混凝時(shí)面臨的較大問(wèn)題；有機高分子絮凝劑具有分子鏈長(cháng)、用量小、絮凝效果好的特點(diǎn)，但其價(jià)格比較昂貴，制約了其在焦化廢水領(lǐng)域的廣泛應用。由無(wú)機高分子和有機高分子復合絮凝處理廢水，既利用了無(wú)機絮凝劑強的電中和能力，又發(fā)揮了有機絮凝劑的吸附架橋作用，從而達到了較好的絮凝處理效果。為了克服聚合硫酸鐵和PAM固有缺點(diǎn)，及本文選用聚合硫酸鐵和PAM復合處理焦化廢水，對影響焦化廢水混凝效果的各因素進(jìn)行了研究，探索較優(yōu)混凝條件下經(jīng)濟有效的組合工藝參數，為焦化廢水處理領(lǐng)域混凝劑的選擇及實(shí)際應用提供切實(shí)可行的方案，從而指導生產(chǎn)。

1實(shí)驗部分

1.1試劑與儀器

主要試劑：聚合硫酸鐵（工業(yè)品，液態(tài)，其全鐵含量11.0%～11.5%，鹽基度10.5%～11.5%，pH值1．0～2.0），聚丙烯酰胺（陽(yáng)離子型，分子量500萬(wàn)），鹽酸(1：1)，NaOH。實(shí)驗時(shí)將聚丙烯酰胺配制成0.3g/L溶液備用。

主要儀器：上海精科PHS3B型pH值測定儀，SHIMADZU電子天平，國華JJ-4型攪拌器，MultiN/C2IOOTOC/TN測定儀（德國耶拿）等。

1.2實(shí)驗廢水及方法

實(shí)驗用水采自華中某焦化公司O/A/O生化后二沉池廢水，其水質(zhì)指標如下：TOC80-150mg/L，pH值7～8，電導率～5000μs/cm，濁度～30NTU。

采用燒杯實(shí)驗。取一定量焦化二沉池廢水于燒杯中，分別用HCL和NaOH調節廢水至不同的pH值，將燒杯置于JJ-4型攪拌器上以200r/min速度攪拌，邊攪拌加入一定量絮凝劑，繼續攪拌1min后，調節轉速為lOOr/min后攪拌lOmin，然后靜置30min后在液面下2cm處取上清液進(jìn)行TOC及濁度測量。

1.3分析方法

分析項目及方法見(jiàn)表1所示。

TOC去除率用下式表示：

式中：R表示TOC去除率，TOCo為原始水樣TOC值，mg/L;TOCt為絮凝靜置后上清液TOC值，mg/L。

2實(shí)驗結果及討論

2.1聚合硫酸鐵用量對絮凝效果的影響

取1L焦化二沉池廢水置于燒杯中，將燒杯置于JJ-4攪拌器上以200r/min速度攪拌，邊攪拌加入一定聚合硫酸鐵絮凝劑，繼續攪拌1min后，調節轉速為100r/min后攪拌10min，然后靜置30min后取上清液測量TOC和濁度等，觀(guān)察所形成絮體的大小、沉降快慢等。結果如圖1所示。

絮凝劑的投加量是影響絮凝過(guò)程的重要因素之一。從圖1中可以看出，聚鐵投加量為1.4ml/L時(shí)，TOC的去除率為68.91%，此后隨著(zhù)聚鐵投加量的不斷增加，TOC的去除率有輕微下降；此外，在1.4ml/L投加量下，混凝后出水濁度可達較低為7.98NTU，聚鐵投加量繼續增加，出水濁度增加較快。一般來(lái)說(shuō)，在絮凝過(guò)程中高分子絮凝劑通過(guò)電中和、架橋、網(wǎng)捕等作用，與水中微粒吸附在一起，若投加量過(guò)小，膠體離子表面沒(méi)有足夠的絮凝分子就不能形成大的絮體，廢水中的膠體不能完全脫穩，因此達不到較好的絮凝效果；但投加量過(guò)大，離子表面活性降低，會(huì )發(fā)生再穩現象，絮凝效果變差，出水濁度增加，藥劑費用也會(huì )相應增加。在實(shí)驗過(guò)程中，投加0.2mL聚鐵時(shí)，水中已經(jīng)出現了絮體。因此，在單獨使用聚合硫酸鐵時(shí)，其較佳投加量為1.4mL/L。

2.2助凝劑PAM投加量對絮凝效果的影響

取1L焦化二沉池廢水置于燒杯中，將燒杯置于JJ-4攪拌器上以200r/min速度攪拌，投加1.4ml聚鐵溶液，然后再投加濃度聚丙烯酰胺溶液，100r/min轉速攪拌10min后靜置30min，測上清液TOC濃度。結果如圖2所示。

圖2為聚合硫酸鐵投加量為1.4ml/L、pH值為7.5條件下，TOC去除率隨PAM投加量變化而變化的曲線(xiàn)圖。可以看出，在PAM投加量為1.2～2.4mg/L時(shí)，PAM可以起到很好的架橋作用，使生成的礬花大且快速沉降，水中TOC去除率都在70%以上。PAM用量過(guò)少或過(guò)多，TOC去除效果都會(huì )降低，分析其原因，PAM投加量較少時(shí)，能夠提供吸附架橋作用的長(cháng)鏈分子量較少，起不到助凝作用，而當PAM投加量過(guò)多時(shí)，PAM也能產(chǎn)生膠體保護作用而使剛好脫穩而又轉向再懸浮，導致TOC去除率下降。因此，可以確定聚丙烯酰胺的較佳投加量為1.2mg/L。

2.3pH值對絮凝過(guò)程絮凝效果的影響

實(shí)驗一：取同一批次焦化二沉池廢水6份各IL，用HCL和NaOH調節廢水pH值分別為4、5、6、7.5（原水的pH值）、8、9，置于JJ-4六聯(lián)攪拌器上，以200r/min速度攪拌，投加1.4ml聚鐵溶液，然后以100r/min攪拌10min;

實(shí)驗二：取另一組水樣在相同的條件下分別投加1.Oml聚鐵溶液和4ml聚丙烯酰胺溶液(0.3g/L)，投加后溶液的PAM濃度為1.2mg/L。

兩組實(shí)驗攪拌結束后靜置30min取上清液測TOC濃度和濁度。結果見(jiàn)圖3所示。率隨pH值的變化曲線(xiàn)；2——投加1.4mL聚合硫酸鐵條件下TOC去除率隨pH值的變化曲線(xiàn)；3一一投加1.OmL聚合硫酸鐵和1.2mg/LPAM條件下反應后濁度隨pH值的變化曲線(xiàn)。

圖3不同pH值條件下混凝效果對比

從圖3中可以看出，在投加1．Oml聚合硫酸鐵和1.2mg/LPAM的混凝反應過(guò)程中，在廢水pH值在58范圍內，TOC去除率較好，可以達70%左右。但在pH值<7時(shí)，混凝反應后溶液濁度較原液上升，在堿性范圍內，pH值越高，反應后液體濁度越低，反應后絮體沉降速度越快。因此，二沉池混凝反應可選擇pH值78范圍。考慮到焦化二沉池出水pH值一般在78時(shí)問(wèn)，在投加聚合硫酸鐵和PAM進(jìn)行絮凝反應時(shí)，在利用聚合硫酸鐵+PAM對焦化廢水進(jìn)行絮凝反應時(shí)可以不調節廢水pH值。

此外，從圖3中還可以看出，在相同的條件下，聚合硫酸鐵的投加量由1.4ml/L降低為1．0ml/L，但在此過(guò)程中投加了1.2mg/L的助凝劑聚丙烯酰胺，水樣中TOC去除率較未投加聚丙烯酰胺時(shí)升高，可達70%以上，即在混凝反應時(shí)投加一定量的PAM可以有效提高水中有機物的去除效率，即在相同的TOC去除效果情況下，加助凝劑比不加助凝劑時(shí)聚合硫酸鐵投加量要節約很多。此外，由于聚合硫酸鐵為強酸性液體，在投加量過(guò)大的情況下常會(huì )導致排口出水pH值呈酸性而不滿(mǎn)足排放標準，在合理調配聚合硫酸鐵及聚丙烯酰胺用量的情況下可有效改善出水pH值．

2.4堿化水解對聚丙烯酰胺的絮凝效果影響

為了驗證堿化水解對聚丙稀酰胺絮凝效果的影響，配置相同濃度(0.3g/L)PAM溶液，其中一份以1：0.2比例投加NaOH固體于PAM溶液中，兩份溶液都放置過(guò)夜（陳化）后使用。實(shí)驗時(shí)取兩份1L焦化二沉池廢水，各投加1.0mL聚合硫酸鐵溶液，然后再投加4ml水解和未水解的PAM溶液，在相同的實(shí)驗條件下進(jìn)行混凝實(shí)驗，結果如表2所示。

從表2中可以看出，堿化水解的PAM在使用時(shí)TOC去除率較未堿化水解有了不同程度的提高。分析其原因，是因為經(jīng)水解后的PAM分子鏈充分展開(kāi)，伸展開(kāi)的PAM高分子長(cháng)鏈大大增加了和細小礬花顆粒碰撞和吸附的機會(huì )，可以使PAM得吸附架橋和網(wǎng)捕作用得到充分的發(fā)揮，從而提高助凝效果。在實(shí)際生產(chǎn)使用時(shí)，如果每月PAM用量為1噸，則水解堿化時(shí)所需NaOH用量為0.2噸，所需用量微乎其微，但由于PAM溶液加堿溶解時(shí)溶液pH值會(huì )有所升高，因此在使用時(shí)要格外注意。

3結論

采用聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺復合處理焦化二沉池廢水，絮凝效果與絮凝劑的用量、廢水pH值等有密切的關(guān)系。當聚合硫酸鐵用量為1．0ml/L、PAM用量為1.2mg/L下，經(jīng)混凝后廢水TOC去除率較高可達70%，且使用時(shí)無(wú)需調節廢水pH值，且適當的堿化水解可促進(jìn)聚丙烯酰胺的絮凝作用。此外，在同樣的處理效果下，采用聚合硫酸鐵和聚丙烯酰胺復合處理廢水相較于單獨使用聚合硫酸鐵，聚合硫酸鐵用量可降低30左右%。