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聚合氯化铝在石油化工污水回收处理中的应用

发布时间:2020-08-29     浏览次数:

摘要:通过絮凝性能比较以及中试规模的应用,表明聚合氯化铝具有用量少、污泥少、除浊率高、对出水pH影响小等优点,是石油化工污水回用处理中的理想絮凝剂。

石油化工污水,一般在污水净化厂经隔油、气浮和生化处理之后外排,在当前水资源短缺、用水量日益增加的形势下,迫切希望回用污水、我们开展了净化厂处理过的石化污水进一步深度处理的中试研究,以期回用为循环冷却水,处理过程包括生物接触氧化、絮凝沉淀、过滤、消毒和水质稳定五部分,本文简要报导了絮凝沉淀中聚合氯化铝(以下简称聚铝)的选取与应用。

1.絮凝剂的选择

石化污水处理常用硫酸铝和聚合氧化铝作为絮凝剂,后者由于预制成多核多羟基水解络合体,具有较高的电荷与聚合度,故能发挥混凝与絮凝的双重作用,效果优于前者,但由于制备聚合铝的原料来源不同,如铝灰、煤矸石、废铝催化剂等,致使聚合氯化铝的组成与性能差异悬殊。中国科学院生态环境研究中心研制的聚合氯化铝,采用氢氧化铝作原料,纯度高并严格控制碱化度,可望获得优良的絮凝性能,为了比较,我们先后通过小试和中试,对比了几种絮凝剂的性能,其中包括四种聚合氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁和阳离子型聚内烯酰胺。

聚合氯化铝在石油化工污水回收处理中的应用

实验室小试采用接触氧化后的出水作为试验液,快速搅拌下加入一定量的絮凝剂,2min后加入2mg·l-1阴离子型高分了絮凝剂(对阳离子型聚丙烯酰胺不加入),再慢速搅拌lmin,取清液分析浊度和pH,结果示于图1和表1。絮凝剂的投加量,铝盐以Al计,铁盐以Fe计,有机高分子以固含量计(下同)。

表1 澄清液浊度约0.5NTU时絮凝剂的投加量(mg·L-1

日期(1995年) 聚合氯化铝 聚铝(南) 聚合硫酸铁 阳离子型聚丙烯酰胺 原水浊度/NTU
4月6日 0.3(0.50) 2.3(0.50) 8.4(0.40) -- 7.0
4月12日 1.8(0.47) 2.7(0.50) 8.4(0.56) -- 4.2
4月13日 1.8(0.53) -- -- -- 5.4
4月25日 1.8(0.49) -- 8.4(0.58) 0.8(0.51) 3.8

注:括号内数字为澄清液浊度,单位NTU。

中试对比试验在中试设备(图2)上进行,对生物接触氧化塔出水连续加絮凝剂和阴离子型高分子絮凝剂,在沉淀槽出口取样分析,结果列于表2。

表2 中试比较三种絮凝剂的絮凝效果

絮凝剂 投加量/mg·L-1 出水 原水 注解
浊度/NTU SS/mg·L-1 浊度/NTU SS/mg·L-1
聚铁 8.4 0.58 15.5 7.4 42

①数据为7d均值。

②浊度去除率92.0%。

聚铝 1.8 0.61 11.9 11.5 28.7

①数据为5d均值。

②浊度去除率94.6%。

阳离子型聚丙烯酰胺 0.8 0.67 4.8 3.6 31.2

①数据为2d均值。

②浊度去除率81.4%。

通过小试、中试的对比试验可知:硫酸铝累凝效果虽不错,只是明显降低溶液的pH值;聚合硫酸铁形成的絮体易沉淀,污泥少,但投加量大;阳离子型聚丙烯酰胺用量少,但无论小试还是中试均有一层浮渣不利于沉淀,去浊率也较低;聚合氯化铝一般絮凝性能好,尤其是聚合氯化铝,出水浊度达到相同水平时,它的投加量仅为聚铁的1/5,为聚合氯化铝(南)的70%,这样产生的污泥少,有利于后处理,而且浊度去除率高,对原水pH影响少,因此,选用聚合氯化铝用为石化污水回用处理的絮凝剂。

聚合氯化铝在石油化工污水回收处理中的应用

2.聚合氯化铝在石化污水回用处理中试的应用

絮凝沉淀装置(图2)由混合槽、絮凝槽与沉淀槽组成。

生物接触氧化塔出水以0.5m3·h流量溢流进入混合槽,在空气搅拌下(气水比为3),连续投加1.8mg·l-1的聚合氯化铝,停留8min后进入絮凝槽,加入阴离子型高分子2mg·l-1,停留14min后进入沉淀槽,沉淀52min,分析沉淀槽出水水质,结果列于表3(所列数据为17d均值)。

表3 絮凝沉淀前后水质变化

  pH 水温(℃) 电导率(μs·cm-1 浊度(NTU) COD(mg·L-1 SS(mg·L-1 NH4+-N(mg·L-1 总P(mg·L-1 油分(mg·L-1
絮沉前 7.39 21.0 1353 7.3 42.4 27.0 4.27 0.80 1.25
絮沉后 7.50 19.4 1275 0.60 27.6 11.1 2.94 0.31 1.06
去除率/%       91.8 34.9 58.9 31.1 61.3 15.2

中试运行结果表明:聚合氯化铝是一种理想的絮凝剂,沉淀槽出水浊度均值0.6NTU,除浊率达92%,发挥良好絮凝作用,也印证了小试的结果,对SS,COD,总P也有一定的去除作用。

为了充分发挥聚合氯化铝的作用,在中试设备中考察了一些影响絮凝沉淀的因素,结果如下:

系统采用压缩空气作为搅拌动力源,对于空气搅拌,不象水力或机械搅拌,没有现成的公式以计算速度梯度与甘布值,仅从絮凝效果来控制絮凝操作,我们的探索表明三点曝气优于单点曝气(即仅在第一混合槽曝气),出水浊度低(0.58比0.96NTU),且去浊率高(92%比82%),气水比为6时效果好。

系统处理生物接触氧化后污水,为了比较,也处理过没有经过接触氧化的污水,结果表明,污水经生物接触氧化后再絮凝沉淀出水浊度低(0.56NTU),而不经过生化处理的污水絮凝沉淀后出水浊度高(5.6NTU),这是由于生物降解了大量的胶体物质(它是浊度主要贡献者),微生物代谢产物也发挥了生物絮凝的作用,要发挥聚合氯化铝的作用,絮凝沉淀前的生物处理是重要的处理步骤。

连续操作优于间歇操作,它不受起动的干扰,一般起动后1.5h水质才能稳定。

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