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聚合硫酸铁在处理焦化污水中的应用

发布时间:2020-09-07     浏览次数:

摘要:通过实验证实了聚合硫酸铁作为絮凝剂对降低活性污泥指数以及曝气池出水化学需氧量的作用,并从作用机理给予详细解释。该法不需要增加任何设备、设施,对改善出水水质,经济、合理、可行。

在废水处理领域,国内外虽然也推出了一些新工艺,新方法,但是,改用新工艺,往往存在投资大,转型难的问题。因此,焦化行业目前仍普遍采用活性污泥法生化二级处理工业污水。在生化污水处理过程中,由于受进水水质及现有的工艺控制水平限制,普遍存在活性污泥指数SVI值偏高,活性污泥浓度较低,甚至出现污泥膨胀的问题,影响污水处理效果。曝气池出水COD经常大于100mg/l,超出国标规定的排放标准,对水体造成污染。

聚合硫酸铁

为了在旧在的设备设施基础上解决这类问题,宜钢焦化厂选定聚合硫酸铁(PFS)作为絮凝剂,对其降低活性污泥指数,降低出水COD所起的作用进行了详细地实验室研究,并从机理上给予详尽解释。证实了聚合硫酸铁在活性污泥法处理焦化行业废水中应用的可行性。

1、聚合硫酸铁的制备

因为是实验室制备聚合硫酸铁,所以,采用滴加过氧化氢代替鼓空气氧化硫酸亚铁与硫酸的混合液的方法。反应的关键是控制好硫酸亚铁与硫酸的混合比例、反应温度、时间等参数。制得的聚合硫酸铁为红棕色粘稠状液体。

2、实验

为了探索聚合硫酸铁在污水处理过程中的作用,设计了如下两组试验。

2.1降低SVI值的实验

SVI值为活性污泥经30分钟沉降后1克干污泥所占的体积毫升数。在测定30分钟沉降体积时,我们做两组实验进行对比。第一组不加絮凝剂,第二组各滴加一滴聚合硫酸铁后用玻璃棒搅拌。测定结果如表1。

表1活性污泥30分钟沉降体积ml

  1# 2# 3# 4#
第一组 52 77 80 74
第二组 44 61 61 64

测定30分钟沉降体积后,分别将每组试样过滤出清液,将滤出物连同滤纸一块于700℃马弗炉中灼烧,称量后减去滤纸重量,得到干污泥重量如表2。

表2干污泥重量(g)

  1# 2# 3# 4#
第一组 0.4805 0.5067 0.5052 0.6029
第二组 0.4810 0.5074 0.5057 0.6033

由表2测得的两组数据,经计算得SVI值如表3。

表3活性污泥指数SVI(ml/g)

  1# 2# 3# 4# 平均
第一组 108 152 159 123 136
第二组 92 120 121 106 109

SVI值降低率如表4。

表4SVI值降低率

  1# 2# 3# 4# 平均
SVI值降低率(%) 16 21 24 14 20

相同条件下,第二组的SVI值平均比第一组低20%,说明投加聚合硫酸铁一组的活性污泥沉降性能要好。

取2#沉淀池出水一式两份,一份滴加聚合硫酸铁,一份不加。30分钟后观察发现,加聚合硫酸铁一份出水量筒底部出现较多的絮状沉淀,上清液变得明显澄清;不加的一份则无明显变化。用浊度计测试,加聚合硫酸铁的一份浊度由不加时的87降到13。各取上部清液250毫升,测定COD含量,结果如表5。

表5 COD含量测定结果(mg/L)

  第一份(不加) 第二份(加) COD降低率%
COD含量 572 343 40

加聚合硫酸铁后2#沉淀池出水COD含量降低了40%。

通过实验,证实了聚合硫酸铁的絮凝效果还是较为理想的。为什么投加聚合硫酸铁后会出现上述实验结果呢?下面波涛聚合氯化铝厂家就作用机理作以下详细解释。

3、作用机理

聚合硫酸铁为三价铁离子的水解产物进一步脱水缩合而得,其可能的聚合形式多种多样,但归纳为一点,通过聚合,可以得到荷电量较多、分子量较大的产物。其作为絮凝剂使用,一方面可以中和废水中颗粒的表面电荷,使颗粒失稳而聚集,絮凝成较大粒子而易于沉淀;另一方面还可以起到颗粒间的桥连作用。当有两个或两个以上的颗粒沿分子伸长方向同时吸附在同一聚合硫酸铁分子上时,则颗粒间形成桥连。在絮凝过程中桥连的颗粒与另一桥连的颗粒缠绕在一起,使生成的三维颗粒逐渐长大,而易于沉淀。

聚合硫酸铁较好的絮凝效果,已经通过实验得到证实。将其应用到活性污泥法处理焦化污水这一过程中,可以产生如下几方面的作用:

(1)推流到吸附段的聚合硫酸铁,可以中和细菌表面电荷。细菌表面电荷减少,微生物就会形成细胞外聚合物,然后将菌体封闭在粘层中。胞外聚合物和粘性物质的存在,促使可通过重力沉淀的絮体粒子的生成和长大。絮体颗粒的生成和长大,意味着活性污泥浓度增加,对污水中酚、氰、COD、等有毒有害物质的吸附能力增强,从而增加细胞外酶与有毒有害物质的接触机率,提高有毒有害物质转化为气体及细胞组织的转化率,活性污泥的处理能力得以提高。同时,生物絮体颗粒增加,污泥沉降性能好,表征污泥沉降性能的SVI值降低也在情理之中。

(2)聚合硫酸铁的作用,还可以使曝气池进水中的部分有毒有害物质的悬浮状及胶体颗料理失稳,从而易于被生物絮体吸附转化。

(3)COD的去除过程,主要是生物絮体中的以细菌为主体的微生物对进水中不可沉淀的胶体状、悬浮状和溶解性的有机或无机化合物转化为各种气体及细胞组织的过程。在实际运行中,该过程的表现形式是多种多样的。因此,在出水中往往还含有如下一些有机物组份:

A、生物处理过程中剩余的有机物。

B、在废水降解过程中产生,在沉淀池中未被分离出来的生物固体。其中以细胞组织为主。

C、细胞衰减或分解产物。

D、在废物降解过程中以中间产物形式出现的有机物。

E、在处理过程中未被处理及分离的胶态有机物。

F、不能生物降解的有机物。

G、生物降解过程中的副产物。

不加聚合硫酸铁之前,上述这些物质在出水中部分以胶体或悬浮状固体出现,这就是出水浊度较高的原因。投加聚合硫酸铁后大部分胶体或悬浮状固体产生絮凝作用,随生物絮体一同沉淀下来,水变澄清了。这是其一,更重要的是,上述这些物质大部分在出水中表现为COD,投加聚合硫酸铁后,其中悬浮状或胶体状固体物质絮凝沉降下来,出水中COD就降低了。

(4)聚合硫酸铁的加入,还可以补充细胞合成所需要的元素铁,从而改善生物的生长条件。

4、结论

聚合硫酸铁对提高活性污泥沉降性能,降低曝气池出水COD是明显有效的。

聚合硫酸铁作为絮凝剂还有其它方面的优点:

(1)原料来源广泛,制备方法简单,价格便宜。

(2)铁元素为生物生长繁殖所需要的营养元素。一般情况下, 干污泥中三氧化二铁含量约占1%。投加聚合硫酸铁可以改善微生物的生长条件,但不会对出水造成二次污染。

(3)不需要对现有的设备设施进行更新改造,投资费用少。

因此,尽管具体使用时,对投加方式,投加量,絮凝时间、絮凝效果以及它们与进水水质的关系等还需要进一步研究, 但是,我们仍可以肯定地说,投加聚合硫酸铁在活性污泥法处理焦化污水中应用,投资少,见效快,可收到明显的环境效益和社会效益,具有普遍的推广及应用价值。

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