复合混凝剂在冶金化工污水处理中的应用.pdf

赣 2 盖 山 西 冶 金 S H A N X I M E T A U U R G Y T _0 ta I 1 4 2 N o ．2 ， 2 0 1 3 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 3 0 2 0 0 6 1 0 3 复合混凝剂在冶金化工污水处理 中的应用 颜敏 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司， 广东韶关5 1 2 3 2 5 摘要 5 - 不改变现有污水处理设备的基础上， 通过添加复合混凝剂将处理污水中的锌含量降低至 1 ． 5 0 mg ／ L 以下 ， 镉低 至 O ． 0 5 mg ／ L以下， 4 ． g - 水达标排放 。 关键词 污水处理复合混凝剂 锌含量废 水达标排放 中图分类号 X 7 0 3 文献标识码 C 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 1 5 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司仁化丹 霞冶炼厂 以下简称冶炼厂 采用氧压浸出工艺生产 电锌。该厂于 2 0 0 9年投产 ， 污水处理设计 日处理能 力 4 8 0 0 m3 2 0 0 I r m ， 生产过程中的含锌污水处理 采用两段石灰中和沉淀工艺。 根据 国家环保部规定 ， 原外排指标锌 2 ． 0 m g ／ L以下将在 2 0 1 2年 1 月 1日 进一步降低， 要求降到 1 _5 m g ／ L 以下， 而该厂污水中 主要是锌比较难以控制， 其他重金属都能合格控制， 因此 ， 需要进一步技术攻关。 1 应用分析 1 ． 1 技术选择 根据国家环保部的要求， 2 0 1 2 年 1 月 1日后锌 的外排标准是 1 ． 5 m g ， L以下 ，该厂常规石灰 中和沉 降、机械过滤器过滤法一般只能将锌降到 1 ． 7 m g ／ L 左右 ， 不能满足国家环保部规定的要求 ， 因此 ， 需要 对污水处理工艺、 设备进行重新评估选型， 确保处理 废水达标排放 。 经过该厂技术人员论证选型 ， 主要确 定了有 以下 3种技改方法。 1 电化学法。 在不改变原有设备的基础上 ， 在污 水处理尾端增加一套电化学设备， 该设备结构简单， 主体设备 由电解部分和电气系统构成 。工作原理是 利用极板铁对污水中的重金属进行吸附达到降低水 溶液 的重金属浓度后合格排放。优点是材料消耗主 要是废铁和电耗 ， 运行成本较低 ； 缺点是一次性投资 成本很大， 按该厂2 0 0 m 3 ／h处理量计算， 大约需投资 1 5 0 0 万左右 经考察发现， 处理效果还有待论证 ， 而且由于处理废水 中含铁 ， 外排水质颜色呈褐色。 作者简介 颜敏 1 9 7 7 一 ， 男 ， 深圳市中金岭南有色金属 股份有限公司仁化丹霞冶炼厂主要从事污水处理工作，冶金 工程师 。T e l 1 3 9 2 7 8 1 1 0 1 9 ， E - m a i l y a n m i n 4 8 5 8 s i n a ． o m 2 膜处理法 。 在不改变原有设备的基础上 ， 在污 水处理尾端增加一套膜处理设备。据该公司技术人 员介绍 ， 设备属于美国技术 ， 能够将冶炼厂的处理后 污水和雨水经过膜处理后 ，水质达到锅炉软水水质 要求 ， 直接供锅炉产出蒸汽用 。优点是处理水量大 ， 能够处理大量雨水 ， 能够直接制备软化水 ； 缺点是投 资成本非常大 ， 大约 1 亿多人民币。 3 药剂处理法 。同样是在不改变原有设备的基 础上 ， 在污水处理的反应箱中进行复合混凝剂添加 ， 使污水快速絮凝沉降， 再经过机械过滤器过滤后， 出 水水质达标排放。经现场试验发现 ， 在一般情况下 ， 该混凝剂具有 出水水质变色、 絮凝沉降速度快 、 成本 低等优点， 但对高酸、 高锌污水处理难度大， 遇此情 况一般停机等污水充分混匀后处理。 通过对以上 3 种处理方法的综合评比后，冶炼 厂决定选择第三种药剂处理法 ，也就是在污水处理 中进行复合混凝剂添加法 ， 保证处理污水达标 。 1 ． 2 复合混凝剂应用原理 复合混凝剂主要由无机净水剂 F A S S 聚合硅酸 铝铁 与高效多功能 Y X 一 2 型絮凝剂构成， 分先后顺 序投加到污水处理的前段反应 中。 F A S S作为一种新型无机高分子絮凝剂 ， 实际上 是铝 、 铁 、 硅水解 、 溶胶到沉淀过程的中间产 物 ， 即 A I 1 l 1 ， F e 1 l 1 ， S i I V 的羟基和氧基聚合物。它比现在 常用的絮凝剂如聚合氯化铝 P AC 、 聚合氯化铁 P F C 等效能更优异 ， 也 比有机高分子絮凝剂 O P F 价格低 廉。 它结合了硅、 铝、 铁三类絮凝剂的优点， 既具有铝 盐 絮凝剂矾花大、 水处理面宽 、 除浊效果好 、 对设备 管路腐蚀性小等优点 ，还具有铁盐絮凝剂絮体沉降 快 、 易于分离 、 低温水处理性能好 、 水处理 p H值范 围大等特点。 6 2 山西 盆 E ma i l v e i i n s x l 2 6 ． c o m 第 3 6 卷 “ 高效多功能 Y X 一 2型絮凝剂” 则是一种聚合 电 解质与多种强电解质的混合物， 呈弱碱性 p H S ～ 9 ， 外 观为红褐色稠状液体 ，在 p H 5 ～ 1 2的范围内对 C O D 、 色度以及重金属离子等均有一定的去除效果； 但无法将重金属离子深度净化。其突出的特点是具 有很强的凝 聚力 、 吸附力 ， 尤其是在 p H 8 ～ 1 0的弱 碱性介质中， 效果最显著。 其作用原理是通过夺去以 金属氢氧化物存在的各种胶体的电荷 ，将浑浊溶液 中的微细粒子凝聚成为致密、 稳定的矾花 ， 由于生成 的矾花大且以颗粒状存在， 不易上浮， 且沉降速度 快， 沉降速度可提高 2 ～ 3 倍。 F A S S无机复合净水剂与“ 高效 多功能 Y X 一 2型 混凝剂” 相结合共同使用的方式， 能有效的将重金属 离子深度去除 ，同时又可克服因沉降槽的沉降箱行 程短或流量大， 沉降时间不够， 造成絮状沉淀物翻起 上浮的现象。 另一方面， F A S S 无机复合净水剂与“ 高效多功能 Y X 一 2型混凝剂”均不含 P、 C l 一 、 s 等对水循环利用 有害的元素， 其自身解离也非常完全 ， 无残余 ， 出水 水质清彻， 透明无色 ， 且其 自身产生的新渣数量极少。 2 应用工艺 见图 1 F A S 石灰乳 Y X - 2 l l 原水 一 预沉池 一混合槽 一调节 p H值 一 絮凝 一 一 段斜板澄清水 一二段斜板澄清水 一石英砂过滤 一调节 p H值 f { f l l 过滤 一 底流 过 滤一 底流 达标排放或 回用 l l 渣 渣 图 1 药济处理法的应用工艺 3 应用情况 3 ． 1 反应现象 添加 F A S S无机复合净水剂的地点在一段反应 箱前端混合槽 中， “ 高效 多功能 Y X 一 2型混凝剂” 则 在一段反应箱 中的后端 ， 增加了爆气装置。 反应发现 ， 在不同 p H值范围，一段反应箱前端混合室中的溶 液呈现不同的颜色 浅绿色、 暗绿色 、 土黄色、 红棕色 等。同时， 一段反应箱后端产生的絮状沉淀， 在不同 p H值区间， 不同的“ 高效多功能Y X 一 2型混凝剂” 用 量时 ， 沉淀颗粒的大小不一致 ， 沉降速度也快慢不一 样。当p H值小于 8 ， “ 高效多功能 Y X 一 2 型混凝剂” 用量又不够时， 沉淀颗粒小、 沉降速度也慢， 浓密箱 此时就会出现絮状沉淀物翻起上浮。使用 F A S S 无 机复合净水剂后 ， 对沉淀渣的压滤过程也有影 响， 如 压滤持续时间略有增加， 压滤饼不够紧密 ， 甚至有时 会出现夹心现象。 但在正常稳定运行后， 压滤过程仍 然可以进行， 滤饼与滤布可完全分离脱落， 一段、 二 段斜板浓密沉淀箱的上清液清彻透明 ， 无异色 。 经过运行调整 ， 在一定的处理量时 ， 添加适量的 F A S S 无机复合净水剂和高效多功能 Y X 一 2 型絮凝 剂 ， 反应箱沉淀稳定 ， 压滤过程中滤饼与滤布可完全 分离脱落， 出水水质达标 ， 且清彻透明、 无异色。 3 ． 2 处理量与用量对比 见表 1 表 1 药剂用法用量表 项目 F A S S 的用量／ ％ o Y X 一 2 的用量 。 ≤3 0 0 1 ．O一1 ． 5 2 ． 0 原水中 锌的体积 3 0 o ．6 0 0 1 ．5 2 ．0 2 ． 2 ． 5 含量 n I g L - I 6 0 0 1 O 0 0 2 ．0 2 ．5 2 ． 2 ．5 处理废 水的 流量 ≤ 7 5 1 0 0 1 ．O 一 1 ．5 2 ． O 一 2 ．5 ， m a h 1 0 0 1 2 0 1 ． 5 2 ． 5 以上 3 ． 3 处理结果介绍 见表 2 表 2 使用复合混凝剂后的外排废水主要指标数据的月平均值 p ／ m g L - 1 月 份 p H s s C O D Z n C d P d H g A s C u 3 7 4 5 2 0 1 ． 1 0 ． 0 2 O ．3 2 0 ．0 0 3 O ．0 2 0 ．O 8 4 8 4 6 2 2 1 ．0 O ．0 1 0 ．2 9 0 ．o o 2 0 ．0 1 O ．0 7 5 8 4 5 2 5 1 ．2 0 ． 0 2 O ． 1 2 0 ． 0 0 3 0 ．0 3 0 ．0 5 6 7 4 4 2 2 1 ． 1 0 ．0 2 0 ． 1 5 O ． o o 2 0 ．O 2 O ．O 5 7 8 4 3 2 3 1 ．0 O ． 0 3 O ． 1 8 0 ． 0 o 3 O ． 0 2 O ． 0 6 8 8 4 4 2 2 1 ． 0 O ． 0 2 0 ． 2 0 0 ． 0 0 3 0 ． o 2 0 ． 0 6 9 8 4 5 2 0 1 ． 2 O ． 0 2 0 ． 1 5 O ．0 o 1 0 3 0 ． 0 7 1 O 7 4 0 2 1 1 ． 1 O ． O l O ． 1 5 0 ．0 0 2 O ． 0 l O l 1 8 4 2 2 2 1 ． 1 n 0 2 O ． 1 7 0 ．o 0 3 0 ． 0 2 O ． 0 6 l 2 8 4 1 2 2 1 ．0 O ．0 2 0 ． 1 8 O ．o o 3 0 ．0 2 0 10 7 标准 6 5 O 6 0 1 ．5 0 ． 0 5 5 0 ．0 3 O _3 0 ． 5 注 本企业 标准， 要 求高于国 标排放标准。 4结语 在现有污水处理设备 的基础上 ，采用石灰中和 后 ，在一段反应箱 中采用添加 的 F A S S无机复合净 水剂与的“ 高效多功能 Y X 一 2 型混凝剂” 相结合的方 式 ， 在污水流量 、 重金属里稳定可控情况下 ， 能有效 地将废水中的锌残余含量降低至 1 ．5 m g ／L以下 ， 镉 0 ． 0 5 m dL以下 ， 出水水质清彻透明 ， 无异色 ， 处理后 2 0 1 3年第 2 期 颜敏 复合混凝剂在冶金化工污水处理中的应用 - 6 3 的水既可回用， 且不对生产造成影响 ， 也可完全达到 国家环保部于 2 0 1 0 年 9 月发布的“ 铅、 锌工业污染 物排放标准” G B 2 5 4 6 6 - - - 2 0 1 0 的规定 。 参考文献 [ 1 ] 战广琴 ， 钱万英． 生物化学实验[ M] ． 北京 中国农业大学出 版社 ， 2 0 0 1 2 4 - 2 8 ． [ 2 ] 周本省． 工业水处理技术[ M] ． 北京化学工业出版社， 1 9 9 6 ． [ 3 ] 甘光奉， 甘莉．高分子絮凝剂的研究进展[ J ] ． 工业水处理， 1 9 9 9 ， 1 9 2 6 - 7 ． [ 4 ] 张爱华， 许振举． 二甲基二丙烯基氯化铵 一 丙烯酰胺共聚物 中 国 。 1 0 5 1 3 6 6 A[ P] ． 1 9 9 1 0 5 1 5 ． [ 5 ] 曹炳明．C S 一 1 型絮凝剂的制备及其在污水处理方面的应用[ J ] ． 工业水处理 。 1 9 8 7 ,7 6 2 7 ． [ 6 ] 潘松汉 ’黎 国康． 接枝型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂结构和性能研 究[ J ] ． 精细化工， 1 9 9 1 ， 8 3 1 2 1 5 ． [ 7 ] R a e fi o r ， d u 美 国 ， 3 9 1 2 7 0 6 [ P ] ． 1 9 7 5 1 2 1 4 ． [ 8 ] D i l l i n g ， P e t e r 。 P r a z a k ． P r o c e s s f o r M a k i n g S u l f o n a t e d L i g n i n S u r f a e t a n t s 美国,4 0 0 1 2 0 2 [ P ] ． 1 9 7 7 一 O 1 - 4 ． 编辑 苗运平 Ap pl i c a t i o n 。o f Co mpo s i t e Co a g u l a n t i n M e t a l l u r g i c a l Ch e mi c a l S e wa y e Tr e a t me n t YAN M i n S h e n z h e n Z h o n i n L i n g n a n N o n - f e r r o u s Me t a l C o ． ， L t d ． ， S h a o g u a n 5 1 2 3 2 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e b a s i s o f wi t h o u t c h a n g i n g e x i s t i n g s e w a g e t r e a t me n t e q u i p me n t ，b y a d d i n g c o mp o u n d c o a g u l a n t i n t h e w ast e w a t e r , w Z i C an b e d r o p p e d 1 ． 5 0 m g ／ L ， w C d c a n b e d r o p p e d 0 ． 0 5 mg ／ L ， t h e e f fl u e n t d i s c h a r g e s t an d a r d ． Ke y wo r d s s e wage tr e a t me n t ，c o mp o s i t e c o a g u l a n t ， z i n c c o n t e n tra t i o n ，w ast e wa t e r d i s c h a r g e d 上接第 2 4页 Ap pl i c a t i o n i n t h e Ex pe r i me nt a l Da t a Ana l y s i s o f t he Sl a g Vi s c o s i t y wi t h M i n i t a b S o f t wa r e W ANG Ha i s h e n g 1 , GUO Li mi n ， M U Ho n g wa n g 2 , KANG Z h i q i a n g 2 1 ． H e b e i P r o v i n c e Wu an I r o n O r e Mi n e G r o u p C o mp a n y L t d ， Wu an 0 5 6 3 0 0 ， C h i n a ； 2 ． He b e i U n i t e d U n i v e r s i t y ， T a n g s h an， 0 6 3 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e s i n g l e f a c t o r v f1 ．rifl nc e o f v i s c o s i t y e x pe r i me n t a l d a t a o f b l ast f u r na c e s l ag Was c a l c u l a t e d b y Mi n i t a b s o f t w are ． T h e i n fl u e n c e r u l e o f s l a g b a s i c i t y a n d c h e mi c a l c o mp o s i ti o n s o n the s l ag v i s c o s i t y wa s o b t ain e d ．Th e r e s ul t s s h o w tha t t h e r e h a v e i n s i g ni fic an t e ffe c t s o n the s l ag v i s c o s i t y wh e n the s l ag ba s i c i t y i S o v e r t han 1 ． 0 2，M[ g O mass fra c ti o n i S l e s s t ha n 1 1 ． 9 5 ％o r Ti O2 mas s fra c t i o n i s l e s s t h an 1 2 ． 5 7 ％．Wh i l e the s l a g b a s i c i t y C an b e i n fl u e n c e d s i g n i fi c an d y w i th t h e s l ag b a s i c i t y l e s s t h an 1 ． 0 2 ， Mg O ma s s fr a c t i o n o v e r t h an 1 3 ． 9 5 ％ and T i O2 mass fra c t i o n o v e r 1 3 ． 5 7 ％． T h e A 1 2 0 3 mass fra c ti o n o f t h e s l ag i s c o n t o r e d b e l o w 1 2 ． 7 5 ％ Ke y wo r d s Mi n i t a b ， s l ag v i s c o s i t y ， b a s i c i t y ， c h e mi c M c o mp o s i t i o n