白炭黑生產(chǎn)廢水處理磁混凝沉淀技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，白炭黑的應(yīng)用范圍在持續(xù)擴(kuò)大，市場(chǎng)的需求量逐年增加，同時(shí)，在白炭黑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢水將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，對(duì)此類(lèi)污水的治理迫在眉睫。目前常結(jié)合混凝沉淀的方法處理此類(lèi)廢水，但是普通混凝過(guò)程較復(fù)雜，容易受到多種因素的干擾，處理效果不穩(wěn)定，針對(duì)普通混凝的不足，磁混凝工藝作為一種新型高效固液分離的技術(shù)在近年應(yīng)運(yùn)而生，這種工藝依托于絮凝形態(tài)學(xué)理論，通過(guò)對(duì)混凝過(guò)程相關(guān)參數(shù)的嚴(yán)格管控，以接觸絮凝為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)廢水高效的固液分離。該技術(shù)的主要原理是利用磁粉等磁種在廢水混凝處理過(guò)程中與廢水中懸浮的膠體顆粒以及其他細(xì)小顆粒物質(zhì)聚集從而形成高密度的致密絮團(tuán)，聚集成團(tuán)的固相物質(zhì)質(zhì)量增大，加速沉降，從而實(shí)現(xiàn)高效固液分離。反應(yīng)結(jié)束后，可針對(duì)添加的磁種等含磁性物質(zhì)進(jìn)行回收再利用，該法可用于去除固體懸浮物(SS)、總磷(TP)和部分化學(xué)需氧量(COD)等污染物。利用磁混凝處理技術(shù)可以在幾秒內(nèi)完成固液的有效分離，反應(yīng)的水力停留時(shí)間充分縮減，從而大大減少土工設(shè)施，節(jié)約占地面積，在水處理中得到廣泛應(yīng)用。

1、材料與方法

本實(shí)驗(yàn)針對(duì)某白炭黑工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)污水進(jìn)行處理，水質(zhì)特征如表1所示。

如表1所示，水質(zhì)pH為中性，其中COD含量較低，約為10～30mg/L，SS和TP含量較高，TP濃度約為5mg/L，針對(duì)該廢水特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)選用聚合氯化鋁PAC、氧化鈣CaO、硫酸亞鐵FeSO4、硫酸鐵、硫酸鋁五種混凝劑，分別與陰、陽(yáng)離子型PAM組合開(kāi)展處理此類(lèi)廢水的磁混凝試驗(yàn)，處理水量10L，五種混凝藥劑實(shí)驗(yàn)濃度為100mg/L，陰、陽(yáng)離子型PAM加入量分別為2mg/L，磁粉為四氧化三鐵粉末，均過(guò)200目處理，加入量為300mg/L。

2、結(jié)果與討論

2.1 磁混凝法與普通混凝法的對(duì)比試驗(yàn)

磁混凝法與普通混凝法的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，普通混凝藥劑的反應(yīng)結(jié)束后，溶液中有懸浮大量白色絮體懸浮，不易沉降，致使溶液SS較高，無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。與普通混凝法相比，磁混凝法可顯著提高廢水中SS的去除效率，加入磁粉的五種混凝劑的SS去除效果順序?yàn)?PAC＞硫酸鐵＞CaO＞硫酸鋁＞硫酸亞鐵;PAC磁混凝組中可直接獲得SS＜10mg/L的處理效果，CaO、硫酸鐵及硫酸鋁磁混凝試驗(yàn)也可獲得SS＜20mg/L的處理效果。綜上可知，磁混凝法作為處理此種白炭黑廢水SS可取得極好效果。

2.2 陰、陽(yáng)離子型PAM對(duì)比試驗(yàn)

圖2中，不同類(lèi)型的PAM對(duì)于不同藥劑實(shí)驗(yàn)中溶液pH影響較小，溶液pH均小于10，同時(shí)對(duì)于此廢水中的COD降解效果不佳，COD約為15mg/L，這可能是混凝過(guò)程主要可去除廢水中的膠體及懸浮類(lèi)有機(jī)物，本試驗(yàn)中雖形成較多絮體，但其應(yīng)為無(wú)機(jī)成分，且絮體并未通過(guò)包裹、吸附等作用去除廢水COD，故此廢水中的COD應(yīng)為溶解性COD。

廢水的TP濃度的降低與PAM類(lèi)型關(guān)聯(lián)較小，其受混凝劑種類(lèi)制約，TP去除效果順序均為:硫酸鋁＞硫酸鐵＞硫酸亞鐵＞CaO＞PAC，其中硫酸鋁組TP的去除率達(dá)到95%以上，出水TP穩(wěn)定小于0.3mg/L，這主要是由于白炭黑廢水中TP主要以磷酸鹽形式存在，TP去除主要為磷酸鹽的化學(xué)沉淀反應(yīng)，此實(shí)驗(yàn)中，鋁鹽具有最優(yōu)除磷效果。陰離子型PAM對(duì)于廢水SS的去除效果更佳，去除率可以達(dá)到92%以上，而陽(yáng)離子型PAM對(duì)于廢水SiO2的去除效果更優(yōu)。分析知，SiO2膠體顆粒為負(fù)電性，故陽(yáng)離子型PAM的壓縮雙電層及電中和作用對(duì)其處理效果較好;陰離子型PAM對(duì)SS的處理結(jié)果表明，此廢水中存在帶正電荷的懸浮顆粒，使用陰離子型PAM可獲取更好的處理效果。綜上所述，使用陰離子型PAM進(jìn)行處理時(shí)硫酸鋁組可同時(shí)獲得較好的SS及TP處理效果，故推薦使用此藥劑進(jìn)行處理。

2.3 磁混凝后溶液中二氧化硅濃度的變化

為監(jiān)測(cè)磁混凝后溶液中SiO2濃度的變化，查驗(yàn)較長(zhǎng)時(shí)間維度下是否有SiO2固態(tài)物質(zhì)析出進(jìn)而沉積于構(gòu)筑物中(在污水處理廠的水解酸化池及氧化溝中沉積大量硅粉)，設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)對(duì)磁混凝后溶液中二氧化硅濃度的變化進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。本實(shí)驗(yàn)取10L廢水，選取硫酸鋁進(jìn)行磁混凝試驗(yàn)，硫酸鋁加入量為100mg/L，陰離子型PAM加入量為2mg/L，磁粉選用高純300目四氧化三鐵粉末，其加入量控制為300mg/L。分析知，磁混凝試驗(yàn)后，溶解性SiO2的濃度基本穩(wěn)定于75mg/L，45d觀測(cè)試驗(yàn)表明混凝后SiO2可已硅酸鹽形態(tài)存在于溶液中，不會(huì)以固相形式析出，亦不會(huì)沉積于反應(yīng)器中。

3、結(jié)論

(1)磁粉添加下的混凝試驗(yàn)對(duì)白炭黑廢水SS處理效果優(yōu)于普通混凝試驗(yàn)。

(2)結(jié)合磁混凝后溶液SiO2濃度的變化規(guī)律，此種白炭黑廢水中SiO2濃度可長(zhǎng)期穩(wěn)定，不會(huì)以固相形式析出，廢水SS的去除較為關(guān)鍵，故更有利于SS去除的陰離子型PAM更適合于該種廢水。

(3)綜合SS及TP去除效果，建議選用硫酸鋁組合陰離子型PAM為在白炭黑生產(chǎn)廢水處理中磁混凝添加藥劑。（來(lái)源：安徽環(huán)境科技集團(tuán)股份有限公司）