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                復合混凝法處理高濃度聚丙烯酰胺生產廢水

                發布日期:2015-04-23 13:34:36
                活性炭
                  聚丙烯酰胺(PAM )作為一類重要的絮凝劑廣 泛應用于水處理領域。PAM具有良好的水溶性[1 ]。 工業生產PAM排放的廢水中含有大量的丙烯腈、 PAM、丙烯酰胺(AM)阻聚劑等,COD較高,不易 生化處理。研究表明,PAM抗生物降解的能力很 強,PAM分子只能在外酰胺酶的催化作用下作為氮 源被微生物利用[2]。目前,處理低濃度PAM生產 廢水的研究較多,主要包括生物接觸氧化法[3]、復 合高級氧化法[4]、粉末活性炭活性污泥工藝(PACT 工藝)等[5]。但對于處理高濃度PAM生產廢水的 研究較少。
                  
                  本工作采用活性炭吸附和聚合氯化鋁(PAC ) 絮凝的復合混凝法處理高濃度PAM生產廢水(以 下簡稱廢水),廢水的COD去除效果較好。
                  
                  1實驗部分1.1原料、試劑和儀器實驗用廢水取自安徽某化工廠,COD約 11 000 mg/L; PAC: w( A12O3 ) >28. 0C,鹽基度70% ~75%,用去離子水配制成質量分數10%的 PAC溶液;活性炭:經萬能粉碎機粉碎,粒徑為0.05 ~0. 15 mm,灰分5%(質量分數,下同),水分 2%,碘值850 mg/g;NaOH溶液和H"SO*溶液采用 去離子水配制,濃度均為0.1 mol/L。
                  
                  AL204型電子天平:梅特勒-托利多儀器(上 海)有限公司;MY3000 - 6型智能型混凝試驗攪拌 儀:潛江梅宇儀器有限公司;XJ -1型COD消解儀: 廣東省環境保護儀器設備廠;PHS -3C型精密pH 計:上海雷磁儀器廠;722型可見分光光度計:上海 精密科學儀器有限公司;HHS -11 -1型恒溫水浴 鍋:南京庚辰科學儀器有限公司。
                  
                  1.2實驗方法1.2.1廢水pH和溫度的確定在燒杯中加人200 mL廢水,分別滴加NaOH 溶液或H2SO*溶液調節廢水pH,將不同pH的廢水 靜置2 h,分別測定廢水COD,以確定適宜的廢 水 pH。
                  
                  在適宜的廢水pH條件下,將廢水調節至不同 溫度,靜置2 h,測定廢水COD,以確定適宜的廢水 溫度。
                  
                  1.2.2PAC加人量的確定在200 mL廢水中分別加人一定量不同質量濃度 的PAC溶液,以200 r/min的轉速快速攪拌5 min,靜 置2 h,測定廢水COD,確定最佳PAC加人量。 1.2.3活性炭加人量的確定準確稱取一定量的活性炭加人200 mL廢水 中,以200 r/min的轉速快速攪拌5 min,以75 r/min 的轉速慢速攪拌10 min,靜置2 h,測定廢水COD, 確定最佳活性炭加人量。
                  
                  1.2.4活性炭與PAC的復合混凝在200 mL廢水中加人1.2.2節確定的最佳加 人量的活性炭和一定量的PAC溶液,測定廢水 COD,通過改變活性炭與PAC的加人順序,研究其 對復合混凝效果的影響。
                  
                  1.3分析方法采用快速消解法測定廢水COD[6];采用pH計 測定廢水pH;采用分光光度法測定廢水中 的p( NH% -N)[7]。
                  
                  2結果與討論2.1廢水pH和廢水溫度的確定廢水pH對COD去除率的影響見圖1。由圖1 可見,廢7萬pH數為5.0 '7.0時,廢水COD去除率較 高,故以下混凝實驗將廢水pH調節到6. 5條件下 進行。
                  
                  廢水溫度對COD去除率的影響見圖2。由圖2 可見,隨廢水溫度升高,廢水COD去除率提高???慮到實際廢水不會達到很高的溫度,本實驗采用溫 度為30 B的廢水進行條件實驗。
                  
                  2.2活性炭加入量對廢水COD去除率的影響在廢水pH為6. 5、廢水溫度為30 B的條件下, 活性炭加人量對廢水COD去除率的影響見圖3。
                  
                  由圖3可見,活性炭加人量為150 '200 mg/L 時,COD去除率最高,為36.5%。
                  
                  2.3PAC加入量對廢水COD去除率的影響在廢水pH為6. 5、廢水溫度為30 $的條件下, PAC加人量對廢水COD去除率的影響見圖4。由 圖4可見,PAC加人量為500 mg/L時,廢水COD 去除率最高,為43. 2%。當PAC加人量過小時,不 易使膠體顆粒脫穩,形成的絮凝體小不易沉降;而 PAC加人量過大時,溶液中帶電粒子濃度增大,由 于帶有相同電性,使得粒子之間相互排斥,難以沉 降,重新回到穩定狀態[8]。
                  
                  4412.4活性炭和PAC的復合混凝效果在廢水pH為6. 5、廢水溫度為30 $、活性炭加 人量為200 mg/L的條件下,PAC加人量和PAC與 活性炭加人順序對COD去除率的影響見圖5。由 圖5可見,PAC加人量為250 mg/L時,COD去除 率最高。由圖5還可見:先加人PAC再加人活性炭 的加料順序具有最優的COD去除效果;同時加人 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具有較好的混凝效果,加人PAC與大分 子PAM G方數性吸引,形成較大的結構,通過沉淀 物網捕形成易于沉淀的絮凝物;再加人活性炭時, 溶液中大分子的PAM已經得到部分去除,剩余的 小分子單體AM具有較大的比表面積,相當于增大 了與活性炭的吸附結合點位,更易于被活性炭吸 附,故COD去除效果較好。因此本實驗選擇先加 人PAC再加人活性炭的加料順序。
                  
                  2.5復合混凝體系廢水pH和廢水溫度的確定 復合混凝體系中,廢水pH和廢水溫度對COD 去除率的影響分別見圖6和圖7。由圖6可見,廢 水pH為6.5時,COD去除率最高。因為PACK) 成元素A1是一種兩性金屬,在過酸或過堿的條件下 都可能使PAC失去絮凝活性,因此本實驗復合混凝 體系處理廢水的最佳pH為6. 5。
                  
                  由圖7可見,在廢水溫度為35 $時,復合混凝 體系的COD去除率最高,達52. 0% -與圖2相比, 加人PAC后在35 ~50 $范圍內,COD去除率隨廢 水溫度升高而下降。這是因為:一方面較高溫度時 PAC會失去絮凝活性;另一方面溫度升高使得分子 能量增大,體系內分子運動劇烈,電性吸引力和吸 附力難以束縛分子使之維持在平衡狀態[9-10 ]。
                  
                  2.6復合混凝體系的NH3 -N去除效果在廢水pH為6. 5、廢水溫度為35 $、先加人加 人量為250 mg/L的PAC、再加人加人量為200 mg/L 的活性碳的條件下,復合混凝體系的NH% -N去除 效果見圖8-由圖8可見,復合混凝體系對NH% - N 幾乎沒有去除效果,說明該復合混凝體系不能用于 NH% -N的去除。
                  
                  300 圖8復合混凝體系的NH%-N去除效果3結論a)采用PAC混凝和活性炭吸附的復合混凝法 處理高濃度PAM生產廢水,最佳處理條件為:廢水 pH 6.5,廢水溫度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。在此最佳條件下,廢水COD去除率達 52.0:。
                  
                  b )該復合混凝體系對NH% - N幾乎沒有去除 效果,故該復合混凝體系不能用于廢水中NH% - N 的去除。
                  
                  ?信息與動5%電場促進廢水處理廠產能及消減操作費用Chemical Engineering,2010,117( 10 ): 16 2010年9月在德國舉行的IFAT Entsorga交易 會上,SSd - Chemie AG公司介紹了一項非化學工藝,可將廢水處理及沼氣生產廠的能源產量提高 %0:,而且大大降低了廢水處理廠的處理費用。該電 分解工藝是將廢水處理廠的剩余污泥置于一個強電 場中,將微生物胞外的聚合物及細胞壁、細胞膜破壞, 使生物質污泥穩定。這樣做的結果是大大提高了隨 后在消化池進行的將污泥中的生物能量轉化為甲烷 氣體的生化過程的效率。產生的能量隨后用于廢水 處理系統的操作運行。由于僅僅需要使用電場(而不 需要電流),因此污泥分解所需要的能量可忽略不計。
                  
                  該技術由UAS Messtechnik GmbH公司和德國 Deggendorf應用科學大學共同開發。首個實施項目 于2009年在德國Bruckmiihl廢水處理廠建成。在 運行的前6個月中,生產的甲烷增加了大約20:, 同時,處理廢水用的絮凝劑的加人量和需要處理的 污泥量均下降了 10:,從而也顯著減少了運行和處 理費用。由于運行費用的減少,該項電分解工藝的 投資費用可在大約2年內自行收回。
                 
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