常規(guī)混凝過濾法處理PVC乳化廢水的研究

發(fā)布時間：2011-06-08 來源： 環(huán)球塑化網(wǎng) 專題： 材料研發(fā) 打印

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ρ（COD_cr）約為12000－20000 mg／L，pH值為5.5左右。

　　根據(jù)我們進行的探索性試驗和該廠的經(jīng)濟情況，我們采用“混凝沉淀法+砂過濾”的試驗方案，對PVC有機廢水的預(yù)處理進行研究。

1 試驗設(shè)備和藥劑

1.1 試驗設(shè)備

　　DBJ621智能定時變速六聯(lián)攪拌器，石英砂過濾柱。

1.2 試驗藥劑

　　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 試驗方法及結(jié)果分析

2.1 混凝劑的選用

　　混凝沉淀試驗選擇 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，檢測其COD_cr，比較COD_cr的去除率^[3]，確定混凝沉淀所使用的藥劑。試驗結(jié)果見表1。

表1 不同混凝劑的試驗結(jié)果

混凝劑	pH值	投加量／（mg·L^-1）	COD_Cr去除率／%	外觀

Al₂(SO₄)₃	5.0-6.0	100-140	82.0-84.2	白色
PAC	5.0-6.0	100-180	66.5-76.3	黃色
聚合鐵	7.0-8.0	150-200	61.0-68.1	褐色

注：沖釜水的ρ（CO_cr）=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，攪拌方法與靜置時間同混凝劑的選用試驗。記錄各水樣中出現(xiàn)清晰泥水界面的時間，確定混凝反應(yīng)的pH值范圍。試驗結(jié)果見表2。

表2 不同pH值條件下混凝試驗結(jié)果

序號	pH值	泥水分界時間／min	上清液外觀

１	3.0	未出現(xiàn)
２	4.0	未出現(xiàn)
３	5.0	2.0	較清
４	6.0	5.0	較渾濁
５	7.0	8.0	渾濁
６	8.0	未出現(xiàn)
７	9.0	未出現(xiàn)

注：沖釜水的ρ（CO_cr）=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不便。針對此種情況，本次試驗分別對沖釜初始出水（濃液）。地溝剩余水進行Al₂（SO₄)₃·18H₂O投加量試驗。

　　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，依次增加投藥量為 20 mg／L，攪拌方法與靜置時間同混凝劑的選用試驗。取檢測上清液COD_cr值[3]，確定優(yōu)化的投藥量范圍。試驗結(jié)果見表3、表4。

表3 Al2（SO4）·18H2O 投加量對沖釜水的試驗結(jié)果

序號	投加量／（mg·L^-1）	泥水分界時間／min	ρ（COD_cr）／（mg·L-1）	COD_cr去除率／%

１	80	6	3157	82.0
２	100	5	3162	82.0
３	120	4	3004	82.9
４	140	1	2727	84.4
５	160	2	2480	85.9
６	180	2	2439	86.1

注：沖釜水的ρ（COD_cr）=17589mg／L，pH=5.5。

表4Al₂（SO₄)₃·18H₂O投加量對地溝剩余水的試驗結(jié)果

序號	投加量／(mg·L^-1)	泥水分界時間／min	ρ(CODcr)／(mg·L^-1)	COD_cr去除率／%

１	20	1	57.6	99.1
２	40	3	175	97.3
３	60	6	385	94.0
４	80	未出現(xiàn)
５	100	未出現(xiàn)

注：地溝余水的ρ（COD_cr）＝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)場間斷取樣，按15 m3／d沖釜水ρ（COD_cr）為 17000 mg／L，10 m3／d淋洗水ρ（COD_cr）為 8000 mg／L、5 m3／d冷卻水ρ（COD_cr）為 3000 mg／L實際生產(chǎn)情況進行混合。取此混合廢水 500 mL，投藥量以 80 mg／L為起點，依次增加投藥量 20 mg／L，攪拌方法與靜置時間同混凝劑的選用試驗。取上清液 300 mL，經(jīng)石英砂過濾柱過濾后，檢測過濾液的COD_cr值，分析混合水樣 COD_cr的去除率，確定混凝劑的投藥范圍。試驗結(jié)果見表5。

表5 Al₂（SO₄)₃·18H₂O投加量對混合水樣試驗結(jié)果

序號	投加量／（mg·L-1）	泥水分界時間／min	ρ（CODcr）／（mg·L-1）	CODcr去除率／%

１	60	未出現(xiàn)
２	80	未出現(xiàn)
３	100	5	840	93.0
４	120	3	770	93.6
5	140	2	730	93.9
6	160	未出現(xiàn)

注：混合水樣的ρ（COD_cr）=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

　　本次試驗的后處理為石英砂過濾，所用砂濾柱直徑對直徑為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ρ（COD_cr）=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．檢測其COD_cr值，再經(jīng)石英砂柱過濾后，檢測過濾液COD_cr值，兩者進行比較，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	ρ（CODcr）／（mg·L^-1）	總COD_cr去除率／%

混凝沉淀上清液	較清，不透明	1500	87.5
砂濾出水	清，透明	750	93.7

　　從表 6 看出，經(jīng)過砂濾的出水效果較好，COD_cr值有明顯下降，考慮到砂濾工藝操作簡單、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)測定混合水樣砂濾出水產(chǎn)（COD_cr）為750m才L，p（BOD₅）為370 mg/L，m(BOD5)：m（COD_cr）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。本試驗結(jié)果表明：原PVC廢水 ρ（COD_cr）＝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ρ（COD_cr）＝1500mg／L，砂濾出水p（COD_cr）＝750 mg／L，m（BOD₅）／m（COD_cr）值可達 0.49，總COD_cr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廢水的有機物含量，為廢水的生化或活性炭后續(xù)處理單元創(chuàng)造了良好的條件。

參考文獻：
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