常規(guī)混凝過濾法處理PVC乳化廢水的研究
| 論文類型 | 技術(shù)與工程 | 發(fā)表日期 | 2003-02-01 |
| 來源 | 《工業(yè)用水與廢水》2003年第2期 | ||
| 作者 | 張小軍,呂有良,金奇庭 | ||
| 關(guān)鍵詞 | 聚氯乙烯 混凝沉淀 硫酸鋁 石英砂 過濾 廢水處理 | ||
| 摘要 | 采用混凝過濾工藝對(duì)PVC乳化廢水進(jìn)行了預(yù)處理試驗(yàn)，研究了混凝劑種類、pH值、混凝劑投加量及絮凝劑投加量對(duì)處理效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：混凝劑 Al2（SO4）3·18H2O對(duì)投量 100 mg／L，PAM投加量3 mg/L和廢水叫值為pH值為5.5的條件下，進(jìn)水ρ（CODcr）為12000 mg/L，經(jīng)混凝沉淀+石英砂過濾后，出水產(chǎn)ρ（CODcr）可降至750 mg/L。 | ||
張小軍 呂有良 金奇庭
（1．多元水環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)（中國(guó)）有限公司，北京 102600；
2.西南大學(xué)，四川 成都 610000；3.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055）
摘要：采用混凝過濾工藝對(duì)PVC乳化廢水進(jìn)行了預(yù)處理試驗(yàn)，研究了混凝劑種類、pH值、混凝劑投加量及絮凝劑投加量對(duì)處理效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：混凝劑Al2（SO4）3·18H2O對(duì)投量 100 mg／L，PAM投加量3mg/L和廢水叫值為pH值為5.5的條件下，進(jìn)水ρ（CODcr）為12000 mg/L，經(jīng)混凝沉淀+石英砂過濾后，出水產(chǎn)ρ（CODcr）可降至750 mg/L。
關(guān)鍵詞：聚氯乙烯；混凝沉淀；硫酸鋁；石英砂；過濾；廢水處理
中圖分類號(hào)：X703.1；X871.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009－2455（2003）02-0047-03
Testing on Treatment of Emulsified Wastewater from PVC Production
by Conventional Coagulation－Filtration Method
ZHANG xiao－jun，LU You－liang，JIN Qi－ting
（l．Polywater Environmental Protection Technology Industry（China）Co.,Ltd.Beijing 102600，China；
2．Southwest China University，Chengdu 610000，China；
3．Institute of Environmental and Municipal Engineering,
Xi＇an University of Bullding Science and Technology，Xi＇an 710055，China）
Abstract：PVC－emulsified wastewater was treated by a coagulation－filtration process．Factors that influence the treatment efficiency，such as the kind of flocculant，the pH value and the dose of flocculant，were studied．Theresults show that when the concentration of the coagulant Al2（SO4）3·18H2O is 100 mg／L，he concentration ofPAM is 3 mg／L，the pH value of the wastewater is 5.5 and the inlet water is Of ρ（CODCr）12 000 mg／L，the ρ（CODcr）of the effluent water can be reduced down to 750 mg／L after coagulation－filtration plus quartz sand-filtration．
Keywords：PVC；coagulatory settling; aluminum sulfate；quartz sand；filtration：wastewater treatment
某化工廠乳液聚合車間采用乳液聚合工藝生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC），生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了含大量PVC的有機(jī)廢水。該廢水由三部分組成：沖釜水、淋洗水和冷卻水，而沖釜水是該廢水的主要來源。PVC廢水排放總量30 m3／d，含有聚氯乙烯、乳化劑、引潑劑、尿素等多種有機(jī)物，主要的污染物是聚氯乙烯、乳化劑（十二烷基硫酸鈉）[1]。PVC廢水呈乳白色，表面有大量泡沫，沒有明顯的顆粒狀物質(zhì)，其ρ（CODcr）約為12000－20000 mg／L，pH值為5.5左右。
根據(jù)我們進(jìn)行的探索性試驗(yàn)和該廠的經(jīng)濟(jì)情況，我們采用“混凝沉淀法+砂過濾”的試驗(yàn)方案，對(duì)PVC有機(jī)廢水的預(yù)處理進(jìn)行研究。
l 試驗(yàn)設(shè)備和藥劑
1.1 試驗(yàn)設(shè)備
DBJ621智能定時(shí)變速六聯(lián)攪拌器，石英砂過濾柱。
1.2 試驗(yàn)藥劑
20％Al2（SO4)3·18H2O（工業(yè)品）；20％聚合鋁（PAC）（工業(yè)品）；20％聚合鐵（工業(yè)品）；0.5％PAM（日產(chǎn)）；23.4％H2SO4；lmol／L NaOH。
2 試驗(yàn)方法及結(jié)果分析
2.1 混凝劑的選用
混凝沉淀試驗(yàn)選擇 3 種混凝劑：Al2（SO4）3·18H2O，PAC，聚合鐵。取一組 500 mL的沖釜水水樣，依據(jù)混凝劑的pH值投藥范圍[2]，調(diào)節(jié)水樣 pH值，投加一定量的混凝劑先以 150－200r／min快速攪拌 1 min，再以 50～80 r／min慢速攪拌15 min，靜置 30 min，取試樣上清液，檢測(cè)其CODcr，比較CODcr的去除率[3]，確定混凝沉淀所使用的藥劑。試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 不同混凝劑的試驗(yàn)結(jié)果
混凝劑 pH值 投加量／
（mg·L-1） CODCr去除率／% 外觀
Al2(SO4)3 5.0-6.0 100-140 82.0-84.2 白色 PAC 5.0-6.0 100-180 66.5-76.3 黃色 聚合鐵 7.0-8.0 150-200 61.0-68.1 褐色
注：沖釜水的ρ（COcr）=17500 mg／L，PH=5.5。
由表1可以看出：3種藥劑的投加量依次增加，去除率卻逐次下降。加入PAC與聚合鐵后，沉降物染上雜色，這將不利于廠方對(duì)PVC的回收利用，因而選擇Al2（SO4)3·18H2O作為混凝劑是可行的。
2.2 確定Al2（SO4)3·18H2O的最佳pH
值取一組 500 mL的沖釜水水樣，用 23.4％H2SO4 1 mol／L NaOH 調(diào)節(jié)其 pH 值依次為 3～9，Al2（SO4)3·18H2O的投加量為 100 mg／L，攪拌方法與靜置時(shí)間同混凝劑的選用試驗(yàn)。記錄各水樣中出現(xiàn)清晰泥水界面的時(shí)間，確定混凝反應(yīng)的pH值范圍。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
序號(hào) pH值 泥水分界時(shí)間／min 上清液外觀
１ 3.0 未出現(xiàn) ２ 4.0 未出現(xiàn) ３ 5.0 2.0 較清 ４ 6.0 5.0 較渾濁 ５ 7.0 8.0 渾濁 ６ 8.0 未出現(xiàn) ７ 9.0 未出現(xiàn)
注：沖釜水的ρ（COcr）=17 500 mg／L，PH=5.5。
從表2可以看出，pH值在5.0～6.0范圍內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間最短，混凝效果較好。沖釜水的pH值為5.5，因而可不調(diào)節(jié)廢水的pH值，直接投加Al2（SO4)3·18H2O。
2.3 投藥量范圍的確定
由于化工廠PVC廢水沒有調(diào)節(jié)池，且水質(zhì)不穩(wěn)定，因而給取得代表性水樣帶來不便。針對(duì)此種情況，本次試驗(yàn)分別對(duì)沖釜初始出水（濃液）。地溝剩余水進(jìn)行Al2（SO4)3·18H2O投加量試驗(yàn)。
取沖釜水、地溝剩余水各 500 mL 水樣，調(diào)節(jié)pH值為5.5，沖釜水和地溝剩余水投藥量分別以80 mg／L和20 mg／L為起點(diǎn)，依次增加投藥量為 20 mg／L，攪拌方法與靜置時(shí)間同混凝劑的選用試驗(yàn)。取檢測(cè)上清液CODcr值[3]，確定優(yōu)化的投藥量范圍。試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。
序號(hào) 投加量／
（mg·L-1） 泥水分界時(shí)間／min ρ（CODcr）／
（mg·L-1） CODcr去除率／%
１ 80 6 3157 82.0 ２ 100 5 3162 82.0 ３ 120 4 3004 82.9 ４ 140 1 2727 84.4 ５ 160 2 2480 85.9 ６ 180 2 2439 86.1
注：沖釜水的ρ（CODcr）=17589mg／L，pH=5.5。
表4Al2（SO4)3·18H2O投加量對(duì)地溝剩余水的試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào) 投加量／(mg·L-1) 泥水分界時(shí)間／min ρ(CODcr)／(mg·L-1) CODcr去除率／%
１ 20 1 57.6 99.1 ２ 40 3 175 97.3 ３ 60 6 385 94.0 ４ 80 未出現(xiàn) ５ 100 未出現(xiàn)
注：地溝余水的ρ（CODcr）＝6 480 mg/L，pH=5.5。
由表3、表4看，沖釜水投藥范圍140－160mg／L，而地溝剩余水投藥范圍 30～40 mg／L，兩者投藥量的差別相當(dāng)大。考慮到投藥量是該廠廢水站運(yùn)行成本的關(guān)鍵，必須取得代表性的混合水樣，確定最佳投藥量。
混合水樣采用現(xiàn)場(chǎng)間斷取樣，按15 m3／d沖釜水ρ（CODcr）為 17000 mg／L，10 m3／d淋洗水ρ（CODcr）為 8000 mg／L、5 m3／d冷卻水ρ（CODcr）為 3000 mg／L實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行混合。取此混合廢水 500 mL，投藥量以 80 mg／L為起點(diǎn)，依次增加投藥量 20 mg／L，攪拌方法與靜置時(shí)間同混凝劑的選用試驗(yàn)。取上清液 300 mL，經(jīng)石英砂過濾柱過濾后，檢測(cè)過濾液的CODcr值，分析混合水樣 CODcr的去除率，確定混凝劑的投藥范圍。試驗(yàn)結(jié)果見表5。
序號(hào) 投加量／
（mg·L-1） 泥水分界時(shí)間／min ρ（CODcr）／
（mg·L-1） CODcr去除率／%
１ 60 未出現(xiàn) ２ 80 未出現(xiàn) ３ 100 5 840 93.0 ４ 120 3 770 93.6 5 140 2 730 93.9 6 160 未出現(xiàn)
注：混合水樣的ρ（CODcr）=12000 mg/L,pH=5.5。
混凝劑與絮凝劑的聯(lián)合使用，解決了僅加混凝，劑污泥穩(wěn)定性較差，產(chǎn)生絮體不易沉降的現(xiàn)象。投加Al2（SO4)3·18H2O和 PAM 3 mg／L，靜置 3 min，水樣出現(xiàn)泥水分界面，靜置 30 min泥水比為1:7，形成的絮體粗大、沉降速度快、效率高，產(chǎn)生的污泥量少，后處理容易。
2.4 上清液經(jīng)石英砂過濾的結(jié)果分析
本次試驗(yàn)的后處理為石英砂過濾，所用砂濾柱直徑對(duì)直徑為1.1 cm，砂柱高為 50.0 cm, 柱的容積為48mL，按0.8m／h濾速過濾。混合水樣在ρ（CODcr）=12000 mg/L,pH值為5.5,Al2（SO4)3·18H2O投藥量為 100 mg／L，PAM投藥量為3mg/L的條件下，混凝沉淀后取上清液 300 mL．檢測(cè)其CODcr值，再經(jīng)石英砂柱過濾后，檢測(cè)過濾液CODcr值，兩者進(jìn)行比較，結(jié)果見表6。
樣品 出水外觀 ρ（CODcr）／
（mg·L-1） 總CODcr去除率／%
混凝沉淀上清液 較清，不透明 1500 87.5 砂濾出水 清，透明 750 93.7
從表 6 看出，經(jīng)過砂濾的出水效果較好，CODcr值有明顯下降，考慮到砂濾工藝操作簡(jiǎn)單、成本較低、反洗容易，因而在混凝沉淀處理后，可以加上砂濾作為預(yù)處理的后處理單元。
經(jīng)測(cè)定混合水樣砂濾出水產(chǎn)（CODcr）為750m才L，p（BOD5）為370 mg/L，m(BOD5)：m（CODcr）為0．49。因而砂濾后出水可采用好氧生物處理。
3 結(jié)論
PVC廢水有機(jī)物含量高，成分復(fù)雜，屬于比較難處理的工業(yè)廢水。本試驗(yàn)結(jié)果表明：原PVC廢水 ρ（CODcr）＝12000 mg／L，pH值為5.5，在混凝劑 Al2（SO4)3·18H2O投加量為 100 mg／L，絮凝劑 PAM 某些方面投加量為3 mg／L，pH值為5－6的條件下，PVC廢水混凝沉淀出水ρ（CODcr）＝1500mg／L，砂濾出水p（CODcr）＝750 mg／L，m（BOD5）／m（CODcr）值可達(dá) 0.49，總CODcr去除率可保持在85％以上。采用“常規(guī)混凝沉淀+砂過濾”預(yù)處理單元可大大降低PVC廢水的有機(jī)物含量，為廢水的生化或活性炭后續(xù)處理單元?jiǎng)?chuàng)造了良好的條件。
參考文獻(xiàn)：
[l]么恩琳. 氯堿行業(yè)環(huán)保“三廢”治理現(xiàn)狀[R]. 天津：中國(guó)氯堿工業(yè)協(xié)會(huì)，1999．
[2]戴之荷，方晞，聶建校，等. 黃河高濁度水混凝沉淀試驗(yàn)的研究[J].給水排水，2000，26（6）：25-27.
[3]許保玖.當(dāng)代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，1991.
作者簡(jiǎn)介：張小軍（1975－），男，陜西咸陽(yáng)人，工程師，碩士，研究方向?yàn)樗⑽廴究刂疲娫挘?10）60212222-257。
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