聚硅酸铁铝混凝剂处理炼油废水试验研究

聚硅酸铁铝混凝剂处理炼油废水试验研究

采用传统的混凝剂处理废水，污染物去除率低，浮渣含量高，对羧酸盐的去除效果差，影响后续生物化学处理，难以达到标准废水排放。近年来,聚硅酸系列混凝剂的研究引起了国内外研究者的关注。本试验用以煤矸石和硫酸烧渣为主要原料研制的聚硅酸铁铝混凝剂(PSFA)处理炼油厂废水,结果表明,PSFA是一种性能优良的无机高分子混凝剂,无论是用于炼油废水的混凝沉降,还是用于污泥脱水,其效果均明显优于传统的无机高分子混凝剂。1试验部分1.1nal+fensioDBJ-621型六联定时变速搅拌机;TU-1型紫外可见分光光度计;ZD-1型浊度计;PHS-3型酸度计。PSFA(按参考文献制备):物质的量比为:n(Al+Fe)∶n(SiO2)=3∶1,有效质量分数为17%,pH为1.0～2.0,平均分子量为2×105左右。PAC(市售):Al2O3质量分数为30%,用时配成质量浓度为10g/L的溶液。PFS(市售):Fe3+质量浓度为160～170mg/L,碱化度(B)为8%～12%,用时配成质量浓度为10g/L的溶液。1.2废水处理试验用废水取自长岭炼油厂,其COD为1025mg/L,油质量浓度为530mg/L,S2-质量浓度为36mg/L,pH为8.2。1.3混凝剂的分散用DBJ-621型定时变速搅拌机在6个1L的烧杯中同时进行试验,加入一定量的混凝剂后,先以150r/min速度搅拌3min,使混凝剂充分分散在废水中,随后降低转速至40r/min,搅拌8min,静置10min后取距液面40mm处的上清液分析测试。污泥脱水试验参照文献进行。2结果与讨论2.1ph对混凝除油效果的影响实际生产过程中,炼油废水的pH波动很大,因而考察PSFA的适宜pH范围是非常必要的。固定PSFA投加量为50mg/L(以非水商品浓度计),用2mol/LH2SO4和NaOH调节废水的pH,试验结果见图1。图1表明,pH对PSFA的混凝除油效果有很大的影响,pH为5～9时,PSFA具有良好的混凝效果;pH为5.5～7.5时,除油效果最好。其原因是:炼油厂含油废水中的胶体物质带负电,当pH为5.5～7.5时,Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)水解成单核及多核羟基络离子,吸附高岭土微粒以压缩双电层(这种作用当pH为5.5左右时达最大),使微粒脱稳,混凝效果随pH的增加而变好;当pH大于7.5,虽然PSFA水解情况发生变化,水解生成的多核羟基络离子的电中和能力下降,但PSFA仍具有较好的除油效果,这是由于PSFA中的聚硅酸大分子具有很强的吸附架桥作用所致。2.2psfa用量的确定调节含油废水的pH为7.5,PSFA用量对混凝效果的影响见图2。从图2可见,随着PSFA用量的增加,含油废水中残余COD明显降低,透光率明显增加,PSFA的用量达45mg/L后,其变化减慢;PSFA的用量达75mg/L时,COD的去除率达87%,透光率为90%以上。2.3psfa的测定在pH为7和室温条件下进行试验,通过测定处理前后水样的含油量比较PSFA、PFS和PAC的净化效果。含油量采用紫外分光光度法测定。试验结果见图3和图4。从图3可见,PSFA的除油效果最好,PAC次之,PFS最差。从图4可见,PSFA的除S2-效果最好,PFS次之,PAC最差。经PSFA处理的水样,絮团大且致密,下沉速度快。这主要是由于PSFA不仅兼备铁、铝的优良性能,而且还含有聚硅酸大分子结构,因此具有良好的混凝处理效果。2.4污泥脱水试验混凝沉降法处理含油废水会得到含水率高达99%的污泥。真空过滤是污泥脱水的方法之一。为了全面考察PSFA的混凝性能,用PSFA、PFS和PAC按文献的试验装置和方法进行污泥脱水比较试验,真空度为5×104Pa,用60～80目尼龙滤布,试验结果见表1。从表1可见,PSFA用于污泥脱水的效果明显优于其他两种混凝剂,具有滤饼含水率较低、滤液澄清度高的特点。这主要是,由于PSFA在试验的pH下其中的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)水解成单核以及多核羟基络离子,具有电中和能力,可改善污泥表面的电性质;其中的聚硅酸为高分子结构,通过桥连能使细小絮体结合成较大的颗粒,使污泥的脱水性能得到强化。3-苯基苯磺酸盐混凝剂PSFA是用煤矸石和硫酸烧渣制得的复盐型无机高分子混凝剂,主要成分为Fe3+、Al3+、SO2−442-和聚硅酸,次要成分为Fe2+、Ca2+和Mg2+。这种混凝剂的混凝除油、除硫机理是:(1)PSFA由于含有Fe3+和Al3+,具有高正电荷,可以与已形成胶体的污泥发生电中和凝聚作用;(2)PSFA中的金属离子(Fe3+、Fe2+等)能与S2-反应,生成难溶化合物,随后被吸附在金属离子的水解产物上沉降除去;(3)PSFA中的聚硅酸大分子具有较强的吸附架桥和捕捉能力,能使难溶化合物从水中分离出来。所以,PSFA具有良好的混凝除油、除硫及良好的污泥脱水性能。4psfa的特性(1)混凝剂PSFA具有高正电荷、大分子,用于废水的处理同时兼有电中和、压缩双电层及吸附架桥等多重作用。(2)PSFA用于炼油厂含油废水的处理,对COD、油、S2-的去除优于混凝剂PAC和PFS,其突出的优点是絮团大、致密、沉降快,对污泥的脱水性能好。(3)PSFA在pH为5～