常規(guī)混凝過濾法處理PVC乳化廢水的研究論文
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（CODcr）為12000 mg/L，經(jīng)混凝沉淀+石英砂過濾后，出水產(chǎn)（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
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(lái)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（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)35.0-6.0100-14082.0-84.2白色PAC5.0-6.0100-18066.5-76.3黃色聚合鐵7.0-8.0150-20061.0-68.1褐色
注：沖釜水的（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。
表2 不同pH值條件下混凝試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)pH值泥水分界時(shí)間／min上清液外觀
１3.0未出現(xiàn)２4.0未出現(xiàn)３5.02.0較清４6.05.0較渾濁５7.08.0渾濁６8.0未出現(xiàn)７9.0未出現(xiàn)
注：沖釜水的（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(lái)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。
表3 Al2（SO4）·18H2O 投加量對(duì)沖釜水的試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)投加量／
（mg·L-1） 泥水分界時(shí)間／min（CODcr）／
（mg·L-1） CODcr去除率／%
１806315782.0２1005316282.0３1204300482.9４1401272784.4５1602248085.9６1802243986.1
注：沖釜水的（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(CODcr)／(mg·L-1)CODcr去除率／%
１20157.699.1２40317597.3３60638594.0４80未出現(xiàn)５100未出現(xiàn)
注：地溝余水的（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（CODcr）為 17000 mg／L，10 m3／d淋洗水（CODcr）為 8000 mg／L、5 m3／d冷卻水（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。
表5 Al2（SO4)3·18H2O投加量對(duì)混合水樣試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)投加量／
（mg·L-1） 泥水分界時(shí)間／min（CODcr）／
（mg·L-1） CODcr去除率／%
１60未出現(xiàn)２80未出現(xiàn)３100584093.0４120377093.65140273093.96160未出現(xiàn)
注：混合水樣的（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（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。
表6 混凝沉淀上清液與砂濾出水的結(jié)果比較
樣品出水外觀（CODcr）／
（mg·L-1）總CODcr去除率／%
混凝沉淀上清液較清，不透明150087.5砂濾出水清，透明75093.7
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 （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（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)：
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