复合混凝法处理高浓度聚丙烯酰胺生产废水

发布日期:2015-04-23 13:34:36
  聚丙烯酰胺(PAM )作为一类重要的絮凝剂广 泛应用于水处理领域。PAM具有良好的水溶性[1 ]。 工业生产PAM排放的废水中含有大量的丙烯腈、 PAM、丙烯酰胺(AM)阻聚剂等,COD较高,不易 生化处理。研究表明,PAM抗生物降解的能力很 强,PAM分子只能在外酰胺酶的催化作用下作为氮 源被微生物利用[2]。目前,处理低浓度PAM生产 废水的研究较多,主要包括生物接触氧化法[3]、复 合高级氧化法[4]、粉末活性炭活性污泥工艺(PACT 工艺)等[5]。但对于处理高浓度PAM生产废水的 研究较少。
  
  本工作采用活性炭吸附和聚合氯化铝(PAC ) 絮凝的复合混凝法处理高浓度PAM生产废水(以 下简称废水),废水的COD去除效果较好。
  
  1实验部分1.1原料、试剂和仪器实验用废水取自安徽某化工厂,COD约 11 000 mg/L; PAC: w( A12O3 ) >28. 0C,盐基度70% ~75%,用去离子水配制成质量分数10%的 PAC溶液;活性炭:经万能粉碎机粉碎,粒径为0.05 ~0. 15 mm,灰分5%(质量分数,下同),水分 2%,碘值850 mg/g;NaOH溶液和H"SO*溶液采用 去离子水配制,浓度均为0.1 mol/L。
  
  AL204型电子天平:梅特勒-托利多仪器(上 海)有限公司;MY3000 - 6型智能型混凝试验搅拌 仪:潜江梅宇仪器有限公司;XJ -1型COD消解仪: 广东省环境保护仪器设备厂;PHS -3C型精密pH 计:上海雷磁仪器厂;722型可见分光光度计:上海 精密科学仪器有限公司;HHS -11 -1型恒温水浴 锅:南京庚辰科学仪器有限公司。
  
  1.2实验方法1.2.1废水pH和温度的确定在烧杯中加人200 mL废水,分别滴加NaOH 溶液或H2SO*溶液调节废水pH,将不同pH的废水 静置2 h,分别测定废水COD,以确定适宜的废 水 pH。
  
  在适宜的废水pH条件下,将废水调节至不同 温度,静置2 h,测定废水COD,以确定适宜的废水 温度。
  
  1.2.2PAC加人量的确定在200 mL废水中分别加人一定量不同质量浓度 的PAC溶液,以200 r/min的转速快速搅拌5 min,静 置2 h,测定废水COD,确定最佳PAC加人量。 1.2.3活性炭加人量的确定准确称取一定量的活性炭加人200 mL废水 中,以200 r/min的转速快速搅拌5 min,以75 r/min 的转速慢速搅拌10 min,静置2 h,测定废水COD, 确定最佳活性炭加人量。
  
  1.2.4活性炭与PAC的复合混凝在200 mL废水中加人1.2.2节确定的最佳加 人量的活性炭和一定量的PAC溶液,测定废水 COD,通过改变活性炭与PAC的加人顺序,研究其 对复合混凝效果的影响。
  
  1.3分析方法采用快速消解法测定废水COD[6];采用pH计 测定废水pH;采用分光光度法测定废水中 的p( NH% -N)[7]。
  
  2结果与讨论2.1废水pH和废水温度的确定废水pH对COD去除率的影响见图1。由图1 可见,废7万pH数为5.0 '7.0时,废水COD去除率较 高,故以下混凝实验将废水pH调节到6. 5条件下 进行。
  
  废水温度对COD去除率的影响见图2。由图2 可见,随废水温度升高,废水COD去除率提高。考 虑到实际废水不会达到很高的温度,本实验采用温 度为30 B的废水进行条件实验。
  
  2.2活性炭加入量对废水COD去除率的影响在废水pH为6. 5、废水温度为30 B的条件下, 活性炭加人量对废水COD去除率的影响见图3。
  
  由图3可见,活性炭加人量为150 '200 mg/L 时,COD去除率最高,为36.5%。
  
  2.3PAC加入量对废水COD去除率的影响在废水pH为6. 5、废水温度为30 $的条件下, PAC加人量对废水COD去除率的影响见图4。由 图4可见,PAC加人量为500 mg/L时,废水COD 去除率最高,为43. 2%。当PAC加人量过小时,不 易使胶体颗粒脱稳,形成的絮凝体小不易沉降;而 PAC加人量过大时,溶液中带电粒子浓度增大,由 于带有相同电性,使得粒子之间相互排斥,难以沉 降,重新回到稳定状态[8]。
  
  4412.4活性炭和PAC的复合混凝效果在废水pH为6. 5、废水温度为30 $、活性炭加 人量为200 mg/L的条件下,PAC加人量和PAC与 活性炭加人顺序对COD去除率的影响见图5。由 图5可见,PAC加人量为250 mg/L时,COD去除 率最高。由图5还可见:先加人PAC再加人活性炭 的加料顺序具有最优的COD去除效果;同时加人 PAC和活性炭的效果次之;先加人活性炭再加人 PAC的效果最次。
  
  PAC具有较好的混凝效果,加人PAC与大分 子PAM G方数性吸引,形成较大的结构,通过沉淀 物网捕形成易于沉淀的絮凝物;再加人活性炭时, 溶液中大分子的PAM已经得到部分去除,剩余的 小分子单体AM具有较大的比表面积,相当于增大 了与活性炭的吸附结合点位,更易于被活性炭吸 附,故COD去除效果较好。因此本实验选择先加 人PAC再加人活性炭的加料顺序。
  
  2.5复合混凝体系废水pH和废水温度的确定 复合混凝体系中,废水pH和废水温度对COD 去除率的影响分别见图6和图7。由图6可见,废 水pH为6.5时,COD去除率最高。因为PACK) 成元素A1是一种两性金属,在过酸或过碱的条件下 都可能使PAC失去絮凝活性,因此本实验复合混凝 体系处理废水的最佳pH为6. 5。
  
  由图7可见,在废水温度为35 $时,复合混凝 体系的COD去除率最高,达52. 0% -与图2相比, 加人PAC后在35 ~50 $范围内,COD去除率随废 水温度升高而下降。这是因为:一方面较高温度时 PAC会失去絮凝活性;另一方面温度升高使得分子 能量增大,体系内分子运动剧烈,电性吸引力和吸 附力难以束缚分子使之维持在平衡状态[9-10 ]。
  
  2.6复合混凝体系的NH3 -N去除效果在废水pH为6. 5、废水温度为35 $、先加人加 人量为250 mg/L的PAC、再加人加人量为200 mg/L 的活性碳的条件下,复合混凝体系的NH% -N去除 效果见图8-由图8可见,复合混凝体系对NH% - N 几乎没有去除效果,说明该复合混凝体系不能用于 NH% -N的去除。
  
  300 图8复合混凝体系的NH%-N去除效果3结论a)采用PAC混凝和活性炭吸附的复合混凝法 处理高浓度PAM生产废水,最佳处理条件为:废水 pH 6.5,废水温度35 9,先加人PAC混凝后再加人 活性炭,PAC加人量250 mg/L,活性炭加人量 200 mg/L。在此最佳条件下,废水COD去除率达 52.0:。
  
  b )该复合混凝体系对NH% - N几乎没有去除 效果,故该复合混凝体系不能用于废水中NH% - N 的去除。
  
  ?信息与动5%电场促进废水处理厂产能及消减操作费用Chemical Engineering,2010,117( 10 ): 16 2010年9月在德国举行的IFAT Entsorga交易 会上,SSd - Chemie AG公司介绍了一项非化学工艺,可将废水处理及沼气生产厂的能源产量提高 %0:,而且大大降低了废水处理厂的处理费用。该电 分解工艺是将废水处理厂的剩余污泥置于一个强电 场中,将微生物胞外的聚合物及细胞壁、细胞膜破坏, 使生物质污泥稳定。这样做的结果是大大提高了随 后在消化池进行的将污泥中的生物能量转化为甲烷 气体的生化过程的效率。产生的能量随后用于废水 处理系统的操作运行。由于仅仅需要使用电场(而不 需要电流),因此污泥分解所需要的能量可忽略不计。
  
  该技术由UAS Messtechnik GmbH公司和德国 Deggendorf应用科学大学共同开发。首个实施项目 于2009年在德国Bruckmiihl废水处理厂建成。在 运行的前6个月中,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:生产的甲烷增加了大约20:, 同时,处理废水用的絮凝剂的加人量和需要处理的 污泥量均下降了 10:,从而也显着减少了运行和处 理费用。由于运行费用的减少,该项电分解工艺的 投资费用可在大约2年内自行收回。