【文章內(nèi)容簡介】 廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對(duì)光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。 電化學(xué) 水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明，電化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。 化學(xué)混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，混凝法的關(guān)鍵在于混凝劑。目前一般采用聚合硫酸鐵作混凝劑 ,對(duì) CODcr 的去除效果較好 ,但對(duì)色度、 F的去除效果較差。浙江大學(xué)環(huán)境研究所盧建航等針對(duì)上海寶鋼集團(tuán)的焦化廢水，開 發(fā)了一種專用混凝劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：混凝劑最佳有效投加量為 300 mg/L，最佳混凝 pH 范圍為 ~； 混凝劑對(duì)焦化廢水中的 CODCr、 F、色度及總 CN 都有很高的去除率 ,去除效果受水質(zhì)波動(dòng)的影響較小，混凝 pH 對(duì)各指標(biāo)的去除效果有較大的影響。絮凝劑在廢水中與有機(jī)膠質(zhì)微粒進(jìn)行迅速的混凝、吸附與附聚，可以使焦化廢水深度處理取得更好的效果。馬應(yīng)歌等在相同條件下用 3 種常用的聚硅酸鹽類絮凝劑 (PASS,PZSS,PFSC)和高鐵酸鈉 (Na2FeO4)處理焦化廢水 ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,高鐵酸鈉具有優(yōu)異的脫色功能，優(yōu)良的 COD 去除、濁度脫除性能，形成的絮凝體顆粒小、數(shù)量少、沉降速度快、且不形成二次污染。 物理處理法 【 5】 物理處理法中常用的為吸附法。 作為一種廢水處理技術(shù)，吸附法能有效去除廢水中的污染物。吸附法是利用吸附劑的強(qiáng)吸附能力和大比表面積，將水中的雜質(zhì)吸附，從而達(dá)到使水凈化的目的。目前常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、膨潤土、沸石、樹脂等。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐強(qiáng)酸堿、耐高溫、具有良好的吸附性能，是一種常用的吸附劑。 活性炭具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是最常用的一種吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用 于廢水的深度處理。但是，由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大，裝置運(yùn)行費(fèi)用高，在焦化廢水處理中未得到推廣使用。 本研究的的目的及意義 在焦化廢水處理中，根據(jù)目前的焦化廢水的處理現(xiàn)狀， 可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)企業(yè)二級(jí)生化出水中污染物指標(biāo)仍然很高，尤其是 COD 和色度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《污水綜合處理標(biāo)準(zhǔn)》 （ GB89781996） 一級(jí) 要求。主要 表現(xiàn)在焦化廢水成分復(fù)雜且色度、COD 很高，嚴(yán)重影響到焦化廢水的回用，因此需要對(duì)二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理。混凝沉淀是常用的一種處理方法， 常用的混凝材料有無機(jī)混凝劑、有機(jī)混凝劑以及粘土礦物 等。而在實(shí)際應(yīng)用中，有機(jī) 藥劑對(duì)焦化廢水的深度處理效果好，見效快，但成本高，制備繁瑣，不穩(wěn)定。而無機(jī)藥劑成本低，制備簡單，但對(duì)廢水的處理效果一般，見效慢。因此本實(shí)驗(yàn)采取有機(jī)無機(jī)混合方法對(duì)焦化廢水進(jìn)行深度處理，使其達(dá)到見效快、處理好、成本低等等。近年來， 有機(jī)無機(jī)混合絮凝劑在環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍不斷增加，并成為國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。 本文采用天然粘土類礦物（蒙脫石）和合成絮凝劑（雙氰胺改性絮凝劑、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺），研究其對(duì)焦化廢水生化出水脫色和去除 COD的影響，主要內(nèi)容包括：蒙脫石對(duì)焦化廢水脫色 和去除 COD的影響； 雙氰胺改性絮凝劑 對(duì)焦化廢水脫色和去除 COD的影響；蒙脫石、 雙氰胺改性絮凝劑 、 聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺復(fù)配最佳條件研究。 通過本項(xiàng)研究提高焦化廢水深度處理的途徑與技術(shù)，為蒙脫石和有機(jī)混合絮凝劑在環(huán)境領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)材料及方法 實(shí)驗(yàn)材料 焦化廢水 本實(shí)驗(yàn)所處理的某焦化廠生化二級(jí)處理出水，顏色為橙色。具體理化指標(biāo)見表 。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 表 焦化廢水指標(biāo) 指標(biāo) COD（ mg/L） 色度 （倍） pH NH3N 焦化廢水 180 250 69 0 注： pH 值無量綱 表 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB89781996 標(biāo)準(zhǔn) COD（ mg/L） 色度（倍） 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 100 80 實(shí)驗(yàn)原料及儀器 實(shí)驗(yàn)原料 1．膨潤土： 是以 蒙脫石 為主的含水粘土礦。 其性質(zhì)主要取決于蒙脫石的屬性和相對(duì)含量，通常蒙脫石含量大于 60 %。蒙脫石的化學(xué)式可表示為：Al2O34SiO2nH2O。蒙脫石礦物的晶體結(jié)構(gòu)是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氫氧八面體組成，四面體和八面體由共用的氧原子聯(lián)結(jié)，如圖 所示 ， 蒙脫石為2： 1 型粘土礦物。由于蒙脫石晶胞間由氧層與氧層相對(duì)之間的作用力是很弱的分子力，這使得水分子容易進(jìn)入晶胞間從而產(chǎn)生膨脹，同時(shí)晶胞間吸附有大量的不同種類與數(shù)量的陽離子，這些陽離子對(duì)膨潤土的性質(zhì)有很大的影響，因此根據(jù)吸附陽離子的類型將膨潤土分為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土及有機(jī)膨潤土等。由于膨潤土的吸水、膨脹及吸附等性質(zhì)，膨潤土被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中，如防滲材料、污水處理材料等。近幾十年，膨潤土也開始應(yīng)用于污染土地的修復(fù)中，特別是含有有機(jī)污染物及重金屬的場(chǎng)地修復(fù)。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 圖 蒙脫石礦物晶體結(jié)構(gòu)示意圖 2．雙氰胺：分子式為 C2H4N4。分析純，含量 為 %， 白色棱形結(jié)晶性粉末，不可燃。 3． 氯化銨 ： 分子式為 NH4Cl。分析純，含量全 %。氯化銨為無色結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末；無臭，味咸、涼；有引濕性。在水中易溶，在乙醇中微溶。 4． 甲醛 ： 分子式為 HCHO。分析純，含量二 %~%。 5． 聚合氯化鋁 (PAC)： 是一種無機(jī)高分子混凝劑 ,多羥基，多核絡(luò)合體的陽離子型無機(jī)高分子絮凝劑，固體產(chǎn)品外觀為黃色或白色固體粉末，其化學(xué)分子式為 Al2(OH)nCl6nm.(式中， 1≤n≤5,m≤10)，且易溶于水，有較強(qiáng)的架橋吸附性，在水解過程中伴隨電化學(xué)，凝聚，吸附和沉淀等物理化變化，最終生成Al2(OH)3(OH)3,從而達(dá)到凈化目的。 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 6． 聚丙烯酰胺（ Polyscrylamide）簡稱 PAM： 分陽離子、陰離子型、非離子型，分子量從 4002020 萬之間，產(chǎn)品外觀為白色粉末，易 溶于水，溫度超過 120℃ 時(shí)易分解。聚丙烯酰胺是一種合成高分子絮凝劑，俗稱西伯朗。屬于聚合電解質(zhì)。它是目前鈾水冶廠浸出礦漿的固液分離過程 (如逆流傾析 洗滌過程 )中廣泛使用的絮凝劑，目的在于改善礦漿的澄清、沉降和過濾性能 ， 適應(yīng)的源水 范圍均可凝聚 。 本試驗(yàn)中采用的是陽離子型 聚丙烯酰胺 。 7．氫氧化鈣： 氫氧化鈣是一種白色粉末狀固體。又名消石灰。氫氧化鈣具有堿的通性 。 實(shí)驗(yàn)儀器 表 實(shí)驗(yàn)儀器 儀器名稱 儀器規(guī)格 生產(chǎn)廠家 分光光度計(jì) 7230G 上海精科 pH 計(jì) pHS25 型 上海雷磁儀器廠 電子天平 ES1204 沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司 COD 回流裝置 — 實(shí)驗(yàn)室專用 水質(zhì)分析方法 ： (1) pH 值 pH 值：玻璃電極法 (2) CODCr：重鉻酸鉀法 計(jì)算公式： CODcr=(V0V1)C81000/V2 (21) C—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（ mg/l） V0—空白消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（ ml） V1—水樣消耗硫 酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（ ml） V2—水樣體積（ ml） (3) CODCr 去除率： 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 %100CO D 0 10Cr ??? CO DCO DCO D去除率 (22) 其中： COD0—為染料廢水原液的化學(xué)需氧量； COD1—為染料廢水降解處理后的化學(xué)需氧量； (4) 色度 的去除率在： %100010 ??? C CC色度的去除率 其中： C0— 為焦化廢水未經(jīng)處理時(shí)由分光光度儀測(cè)的得讀數(shù)； C1— 為焦化廢水經(jīng)過處理后由分光光度儀測(cè)的得讀數(shù)； 分析 PAC/ PAM 對(duì)焦化廢水色度及 COD 去除率的影響 實(shí)驗(yàn)過程 取 300ml 的焦化廢水水樣分別加入 5 個(gè)燒杯中，加入不同濃度的 PAC 攪拌（轉(zhuǎn)速為 80r∕ min） 1min，再加入相同濃度的 PAM 攪拌 1min，沉淀完全后測(cè)色度及 COD， 具體實(shí)驗(yàn)處理見表 。 表 試驗(yàn)處理 序號(hào) 1 2 3 4 5 PAM濃度 1‰ 1‰ 1‰ 1‰ 1‰ 用量（ ml） 4 4 4 4 4 PAC濃度 4﹪ 5﹪ 6﹪ 7﹪ 8﹪ 用量（ ml） 10 10 10 10 10 遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 結(jié)果與分析 0204060801004﹪ 5﹪ 6﹪ 7﹪ 8﹪P A C 的濃度去除率%C O D 去除率 色度去除率 圖 PAC/ PAM 對(duì)焦化廢水色度及 COD去除率的影響 聚合氯化鋁 (PAC)是一種新型無機(jī)高分子水處理絮凝劑，在水解過程中伴隨電化學(xué)發(fā)生，具有較強(qiáng)的架橋吸附性能和凝聚能力。聚丙烯酰胺（ PAM）為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力。在實(shí)際廢水處理中，聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺常常配合使用， 聚丙 作為助凝劑，可以顯著提高絮凝效果。 在對(duì)比試驗(yàn)中，單獨(dú)使用膨潤土處理焦化廢水，體系中膨 潤土以懸液的形式存在，由于膨潤土粒徑很?。?小于 45μm），導(dǎo)致沉淀時(shí)間過長，因而在實(shí)際工程中難以單獨(dú)應(yīng)用。 因此，本實(shí)驗(yàn)中引入 PAC 與 PAM 與粘土礦物配合使用對(duì)焦化廢水進(jìn)行 深度處理。本實(shí)驗(yàn)研究了 PAC/ PAM 的比例對(duì)焦化廢水脫色及 COD 去除率的影響，以確定 PAC/ PAM 的最佳比例，具體試驗(yàn)結(jié)果見圖 ?？梢园l(fā)現(xiàn)，在 PAM 用量固定條件下，增加 PAC 的投加量，焦化廢水中 COD 去除率明顯提高，當(dāng) PAC與 PAM 比例（質(zhì)量比）增加到 150/1 時(shí)，