申请日2009.02.26
公开(公告)日2009.08.05
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明公开了一种焦化废水处理用混凝剂及其应用工艺，所述的焦化废水处理用混凝剂是以硫酸亚铁、硫酸铝、氯化铁、聚硅酸、沸石粉为原料复合而成，其原料质量百分比组成为：硫酸亚铁30～70%，硫酸铝20～60%，氯化铁3～10%，聚硅酸1～5%，沸石粉1～5%。所述应用工艺是在焦化废水经A/O生化处理后的混凝处理阶段，调节经A/O生化处理后的焦化废水的pH值，使之处于6～9之间，加入所述的焦化废水处理用混凝剂进行混凝处理，使焦化废水中所述焦化废水处理用混凝剂的终浓度为900～1500mg/L。与其他混凝剂相比，本发明制得的混凝剂高效、经济，混凝效果更加良好;并且应用工艺简单、投资成本低。
权利要求书
1、一种焦化废水处理用混凝剂，所述的焦化废水处理用混凝剂是以 硫酸亚铁、硫酸铝、氯化铁、聚硅酸、沸石粉为原料复合而成，其原 料质量百分比组成为：硫酸亚铁30～70%，硫酸铝20～60%，氯化铁 3～10%，聚硅酸1～5%，沸石粉1～5%;
所述的焦化废水处理用混凝剂按照如下方法制备：将原料硫酸亚 铁、硫酸铝、氯化铁、聚硅酸、沸石粉按上述质量配比混合，粉碎至 50～100目，在70～90℃下对其进行加热搅拌2～3h;然后再对上述处 理后的原料进行如下处理：对粉碎、加热搅拌后的原料滴加质量浓度 为0.1～0.5%的NaOH溶液或质量浓度为0.05～3%的Ca(OH)2乳液，使 NaOH或Ca(OH)2的加入量为原料总质量的0.1～0.5%，即得到焦化废 水处理用混凝剂液态型成品;或者对粉碎、加热搅拌后的原料滴加质 量浓度为20～30%的NaOH溶液或质量浓度为10～15%的Ca(OH)2乳 液，使NaOH或Ca(OH)2质量为原料总质量的0.1～0.5%，滴加完毕 后经烘干、过筛即得到焦化废水处理用混凝剂粉末型成品。
2、如权利要求1所述的焦化废水处理用混凝剂，起特征在于所述的 制备过程在搅拌下进行，搅拌速度在200～500r/min。
3、如权利要求1所述的焦化废水处理用混凝剂，其特征在于控制所 述的质量浓度为0.1～0.5%的NaOH溶液、质量浓度为0.05～3%的 Ca(OH)2乳液、质量浓度为20～30%的NaOH溶液或质量浓度为 10～15%的Ca(OH)2乳液的滴加时间为0.5～2h。
4、如权利要求1～3之一所述的焦化废水处理用混凝剂，其特征在于 对粉碎、加热搅拌后的原料滴加质量浓度为0.1～0.5%的NaOH溶液 以制得焦化废水处理用混凝剂液态型成品或者对粉碎、加热搅拌后的 原料滴加质量浓度为20～30%的NaOH溶液以制得焦化废水处理用混 凝剂粉末型成品。
5、一种如权利要求1所述的焦化废水处理用混凝剂的应用工艺，所 述应用工艺包括焦化废水的A/O生化处理阶段和随后的混凝剂混凝 处理阶段，其特征在于焦化废水在A/O生化处理后，先用石灰乳调 节经A/O生化处理后的焦化废水的pH值，使之处于6～9之间，加入 所述的焦化废水处理用混凝剂进行混凝处理，使焦化废水中所述焦化 废水处理用混凝剂的的终浓度以其固含量计为900～1500mg/L。
6、如权利要求5所述的应用工艺，其特征在于所述的混凝处理为： 加入所述的焦化废水处理用混凝剂后，先以300～500r/min搅拌 30～60s，再以60～120r/min搅拌10～15min，然后静置30～50min。
说明书
一种焦化废水处理用混凝剂及其应用工艺
(一)技术领域
本发明涉及一种焦化废水处理用混凝剂及其应用工艺。
(二)背景技术：
焦化废水是煤制焦、煤气净化、化学产品精制及焦化产品回收过 程中产生的废水，含有酚、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种多环、 杂环类生物难降解有机物及无机氟离子、氨氮离子、氰根离子等有毒 有害污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，在水中以 真溶液或准胶体的形态存在，性质非常稳定，是一种典型的难降解有 机废水。对焦化废水的处理，目前国内一般分两步进行，首先用A/O 或A2/O生化法脱氮和去除大部分CODcr，生化阶段出水再用吸附或 混凝法进一步处理。焦化废水中含有大量生物难降解有机物使生化阶 段出水中的CODcr仍可达200～500mg./L，色度高达上千倍，远未达 到国家排放标准。因此，后继的吸附和混凝法就显得尤为重要。吸附 法中，常采用活性碳、粉煤灰等作吸附剂，但存在成本高或残渣难处 理等问题，目前国内的厂家中很少采用。而混凝法的关键在于所用的 混凝剂，在对焦化废水的处理中，一般采用聚合硫酸铁或聚合氯化铝 作混凝剂，虽然操作使用方便，但对CODcr、色度、总CN-等主要污 染指标的去除率都不高，致使出水远远未达到国家或地方允许排放标 准。而另一方面，随着经济的发展，市场对钢铁等需求量的增大，国 内绝大多数焦化厂、煤气厂焦化废水排放量却日益增多，这些废水却 日夜污染着我们的环境。因此，针对焦化废水开发一种专用混凝剂， 有效地去除其中的CODcr、色度、和总CN-等污染物，使废水出水指 标达到排放标准已显得十分重要。
(三)发明内容：
本发明的首要目的是要针对焦化废水性质稳定、难于生物降解的 水质特点，提供一种高效、经济的焦化废水处理用混凝剂。
为解决上述技术问题，本发明主要是在该复合无机混凝剂的合成 过程中，通过优化工艺条件，即调节原料配比、温度、碱化度、搅拌 强度，合成一种更加高效、经济的焦化废水处理用混凝剂。
具体的，本发明采用的技术方案如下：
一种焦化废水处理用混凝剂，是以硫酸亚铁、硫酸铝、氯化铁、 聚硅酸、沸石粉为原料复合而成，其原料质量百分比组成为：硫酸亚 铁30～70%，硫酸铝20～60%，氯化铁3～10%，聚硅酸1～5%，沸石粉 1～5%;
所述的焦化废水处理用混凝剂的制备方法如下：将原料硫酸亚 铁、硫酸铝、氯化铁、聚硅酸、沸石粉按上述质量配比混合，粉碎至 50～100目，在70～90℃下对其进行加热搅拌2～3h，然后再对上述处 理后的原料进行如下处理：对粉碎、加热搅拌后的原料滴加质量浓度 为0.1～0.5%的NaOH溶液或质量浓度为0.05～3%的Ca(OH)2乳液，使 NaOH或Ca(OH)2质量的加入量为原料总质量的0.1～0.5%，即得到焦 化废水处理用混凝剂液态型成品;或者对粉碎、加热搅拌后的原料滴 加质量浓度为20～30%的NaOH溶液或质量浓度为10～15%的Ca(OH)2 乳液，使NaOH或Ca(OH)2质量为原料总质量的0.1～0.5%，滴加完 毕后经烘干、过筛即得到焦化废水处理用混凝剂粉末型成品。
本发明所述的制备过程在搅拌下进行，搅拌速度200～500r/min。
本发明中一般控制所述的质量浓度为0.1～0.5%的NaOH溶液、 质量浓度为0.05～3%的Ca(OH)2乳液、质量浓度为20～30%的NaOH 溶液或质量浓度为10～15%的Ca(OH)2乳液的滴加时间在0.5～2h。
本发明所述的Ca(OH)2乳液为Ca(OH)2和水形成的乳浊液。
本发明优选对粉碎、加热搅拌后的原料滴加质量浓度为0.1～0.5% 的NaOH溶液以制得焦化废水处理用混凝剂液态型成品或者对粉碎、 加热搅拌后的原料滴加质量浓度为20～30%的NaOH溶液以制得焦化 废水处理用混凝剂粉末型成品。
本发明中，所述焦化废水处理混凝剂的原料中硫酸铝和硫酸亚铁 的配比较大，为降低成本，选用的硫酸亚铁来自于钛白粉或金属加工 厂等产生的工业副产物，而选用的硫酸铝则来自铝制金属废料与酸反 应制备而来，这些物料经过预处理去除其它杂质、调节浓度即可用来 制备焦化废水处理用混凝剂。
按照本发明方法制备而得的焦化废水专用混凝剂的各项指标如 下：
(1)、液体产品(红棕色)：固含量15-20%、Al2O3含量≥7.8%、Fe2O3 含量≥7.8%、盐基度达到5～35%、水不溶物含量≤2.5%、pH值(1% 水溶液)1.0～3.0。
(2)、固体产品(黄色或浅褐色细晶粒)：Al2O3含量≥8.0%、Fe2O3 含量≥13.2%、盐基度达到5～35%、水不溶物含量≤2.5%、pH值(1% 水溶液)1.0～3.0、可溶性(固体产品45%溶液搅拌1h可完全溶解)。
本发明的第二个目的是提供一种简单、高效、经济的焦化废水处 理用混凝剂的应用工艺。本发明所述焦化废水处理用混凝剂的应用工 艺包括焦化废水的A/O生化处理阶段和随后的混凝剂混凝处理阶段， 焦化废水在经A/O生化处理后，调节经A/O生化处理后的焦化废水 的pH值，使之处于6～9之间，加入所述的焦化废水处理用混凝剂进 行混凝处理，使焦化废水中所述焦化废水处理用混凝剂的终浓度以其 固含量计为900～1500mg/L。
进一步，上述混凝处理过程具体可采用如下步骤：加入所述的焦 化废水处理用混凝剂后，先以300～500r/min搅拌30～60s，再以 60～120r/min搅拌10～15min，然后静置30～50min。
本发明所述焦化废水处理用混凝剂对CN-、色度、F-等指标均能 达到满意的处理效果，特别是在焦化废水的脱色、除氰、去氟等方面 效果显著。采用上述应用工艺对焦化废水进行处理后，几个主要污染 指标均能达到允许排放标准。
本发明的有益效果是：本发明制备得到的焦化废水处理混凝剂， 其有效成分含有大量的铁铝复合高价聚羟阳离子及铁铝硅复合阳离 子，带高正电荷，具有很强的吸附电中和、压缩双电层及吸附架桥能 力，投加到废水中后，能迅速分散开来，与焦化废水中的污染组分发 生作用，使废水中的产生色度的芳环、稠环类污染物发生凝聚而沉淀， 同时将废水中的酚类、氰类夹带下来，从而有效去除焦化废水中的各 种污染组分。另外，该复合混凝剂中存在的Si、Ca等其它元素，则 使以上提及的这些铁、铝聚羟阳离子相互粘合作用而形成更大的聚合 体，从而使形成的絮块体积更大，絮体更加密实，这样使得沉降速度 快且完全，缩短沉降时间，与其它混凝剂相比，混凝效果更加良好。 另外，该焦化废水处理混凝剂可在原有设施系统上操作，无需更改设 备增加投资，是一种高效、经济的焦化废水专用药剂。
(四)具体实施例
下面以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明 的保护范围不限于此。
本发明制备实施例中，所使用的各原料来源如下：硫酸亚铁(诸 暨丰盈化工有限公司生产)、硫酸铝(杭州硫酸铝有限公司生产)、氯 化铁(温州天盛电化有限公司生产)、聚硅酸(浙江省东阳市高尔特 精细辅料厂生产)、沸石(浙江神石矿业有限公司生产)。
实施例1：混凝剂的制备
将原料按下述质量配比混合：硫酸亚铁50%、硫酸铝30%、氯 化铁10%、聚硅酸5%、沸石5%按质量配比混合，总质量为30克。 粉碎至50-100目，在70～90℃下对其进行加热，以300r/min的速度 搅拌2h，然后再对上述处理后的原料滴加质量浓度为20%的NaOH 溶液6毫升，2h滴完，经烘干、过筛、包装即得到焦化废水处理用 混凝剂成品。
实施例2：混凝剂的制备
将原料按如下质量配比混合：硫酸亚铁45%、硫酸铝40%、氯 化铁5%、聚硅酸5%、沸石5%按质量配比混合，总质量为30千克。 粉碎至50-100目，在70～90℃下对其进行加热，以300r/min的速度搅 拌2h，然后再对上述处理后的原料滴加质量浓度为20%的NaOH溶 液6升，1.5h滴完，经烘干、过筛、包装即得到焦化废水处理用混凝 剂成品。
本发明应用实施例，取某焦化厂的焦化废水进行混凝实验。该厂 焦化废水前阶段经调整、中和、气浮除油、A/O生化等阶段处理后， 出水主要指标CODcr为200～400mg/L左右，主要由难于生物降解的 杂环、芳环污染物构成，色度在300倍左右，总CN-在1.0mg/L左右、 F-在25mg/L左右，都大大高于国家排放标准。
实施例3：混凝剂的应用
(1)取该厂经前阶段处理的焦化废水，其出水水质为：CODcr 为200mg/L，色度240倍，总CN-为1.2mg/L，F-为25mg/L;
(2)用石灰乳调节焦化废水的pH值，使之处于6～9之间，启 动六联体搅拌机搅拌器，然后投入实施例1制得的焦化废水处理用混 凝剂，投加量为900mg/L，以300r/min搅拌30s后以80r/min搅拌 10min，静置30min，取上清液，测定CODcr、总CN-、F-和色度。
检测方法是采用《污水综合排放标准(GB8978-1996)》;COD测 定采用重铬酸钾法;色度测定采用铂钴比色法;F-的测定采用离子选 择性电极法，CN-的测定用蒸馏比色法测定。
(3)经测定出水指标：CODcr为80mg/L，色度50倍，总CN- 为0.36mg/L，F-为7mg/L。根据《污水综合排放标准(GB8978-1996)》， 这几项主要指标均可达标排放。
实施例4：混凝剂的应用
由于混凝实验是在静态条件下进行的，为了进一步接近实际情 况，考察该焦化废水处理用混凝剂在实际操作情况下的混凝效果，在 厂方配合下进行了现场混凝模拟动态实验。
(1)现场混凝模拟实验的装置，按厂方现行实际反应槽及沉淀 池的大小和形状进行设计，但大小为实际尺寸缩小1000倍的模型， 通过阀门控制废水进水流量为5L/min。废水水质为：CODcr为 180～220mg/L，色度200～260倍，总CN-为1.2～1.6mg/L，F-为20-30 mg/L;
(2)模拟实验每次开机后，连续运行2～4天，每天24小时不间 断。启动空气压缩机，通压缩空气鼓泡搅拌，然后通过蠕动泵准确投 加实施例2制得的焦化废水处理用混凝剂，投加量为900mg/L左右。
(3)待系统运行一段时间，出水水质稳定后取水样分析水质指 标，检测方法同实施例4。经过连续几天的测定，出水水质CODcr在 60～80mg/L左右，总CN-在0.3～0.6mg/L左右，色度在50～70倍左右， F-4浓度在5.0～7.0mg/L左右，出水pH在6～7，几个主要污染指标均能 达到允许排放标准。