畢業(yè)論文---混凝吸附方法深度處理焦化廢水的研究

1、<p>　　混凝吸附方法深度處理焦化廢水的研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文以焦化廢水二級生化出水為研究對象，采用膨潤土、改性雙氰胺PAC、PAM作為基本材料，對焦化廢水進行深度處理。本課題探討了膨潤土的量、氫氧化鈣的量、雙氰胺改性絮凝劑的用量、PAC和PAM對焦化廢水COD和色度的影響。試驗結果顯示：膨潤土具有較高的吸

2、附性能，當膨潤土添加量為3.3g/L、PAC添加量為1.98g/L、PAM添加量為0.132g/L時，COD去除率達到59.2%，脫色率達到90.3%；改性雙氰胺絮凝劑對焦化廢水的色度有極高的去除作用，脫色率可達到91%以上，但對焦化廢水的COD去除效果不明顯。通過正交試驗，確定焦化廢水深度處理的最佳反應條件為：膨潤土3.96g/L，氫氧化鈣0.297g/L，改性雙氰胺3.96ml/L，PAC 1.98g/L，PAM 0.132g/L。

3、經本方法處理后，焦化廢水的COD從180mg/L降到63mg/L，色度從250降低至50以下，達到國家《污水綜合排放標準》（GB8978-1996 一級標準）。</p><p>　　關鍵詞：膨潤土；改性雙氰胺；焦化廢水；COD；脫色</p><p>　　Study on Advanced Treatment of Coking Wastewater by Coagulation and A

4、dsorption</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, montmorillonite, modified dicyandiamide, polyaluminium chloride and Polyacrylamide were selected as experimental materials

5、for the advanced treatment of coking wastewater，and the effect of addition quantity of montmorillonite, Ca(OH)2, modified dicyandiamide, polyaluminium chloride and Polyacrylamide on the removal of COD and color were diss

6、cussed too. Results were as follows: montmorillonite exhibited high adsorption capacity. The removal rate of COD and color for coking wastewat</p><p>　　The optimal process conditions based on orthogonal expe

7、riment were: montmorillonite 3.96g/L, Ca(HO)2 0.198g/L, modified dicyandiamide 3.96ml/L, polyaluminium chloride 1.98g/L and Polyacrylamide 0.132g/L. The COD value of treated coking wastewater decreased to 63mg/L and colo

8、r below 50 under optimal conditions, which reached I-class criteria specified in “Integrated Wastewater Discharge Standard” (GB 8978-1996). </p><p>　　Key word: montmorillonite; Modified dicyandiamide; Cokin

9、g wastewater；COD; chromaticity</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 焦化廢水的來源及特點2</p><p>　　1.3 焦化廢水的處理技術現狀3</p>

10、<p>　　1.4 焦化廢水的深度處理技術4</p><p>　　1.4.1 生物法4</p><p>　　1.4.2 化學處理法4</p><p>　　1.4.3 物理處理法6</p><p>　　1.5 本研究的的目的及意義7</p><p>　　2、實驗材料及方法7</p>

11、<p>　　2.1 實驗材料7</p><p>　　2.1.1焦化廢水7</p><p>　　2.2 實驗原料及儀器8</p><p>　　2.2.1 實驗原料8</p><p>　　2.2.2 實驗儀器10</p><p>　　2.3水質分析方法10</p><p>

12、;　　2.4 實驗裝置11</p><p>　　3.實驗結果與分析13</p><p>　　3.1 PAC/ PAM對焦化廢水色度及COD去除率的影響13</p><p>　　3.1.1實驗過程13</p><p>　　3.1.2 結果與分析13</p><p>　　3.2 不同量的膨潤土對焦化廢水的色度及C

13、OD的影響14</p><p>　　3.2.1 實驗過程14</p><p>　　3.2.2 結果與分析14</p><p>　　3.3 氫氧化鈣添加量對焦化廢水的色度及COD的影響16</p><p>　　3.3.1 實驗過程16</p><p>　　3.3.2結果與分析16</p>&l

14、t;p>　　3.4 雙氰胺改性絮凝劑對焦化廢水的色度及COD的影響17</p><p>　　3.4.1 實驗過程17</p><p>　　3.4.2 結果與分析18</p><p>　　3.5 最佳配比正交試驗19</p><p>　　3.5.1 實驗過程20</p><p>　　3.5.2結果與討

15、論21</p><p>　　3.5.3 成本分析22</p><p>　　附圖：試驗結果對比24</p><p><b>　　4．結論29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　參考文獻：31</b>

16、;</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　水資源是指由當地降水產生的，可以用于人們生產與生活各類用途，存在于河流、湖泊、地下含水層中的逐年可更新的動態(tài)水資源，主要包括地表水和地下水。水資源具有循環(huán)性和有限性、時空分布不均勻性、不可替代性、經濟上

17、的利害兩重性等四種特性。 我國是一個水資源缺乏的國家，人均水資源只有世界平均水平的四分之一，被聯合國列為13個貧水國之一。水資源緊缺的問題已經制約了國民經濟和社會的發(fā)展，雖然這些年來我國一直強調節(jié)約用水，但各地的用水量和排水量不斷增長，水污染也不斷加劇。因此，開展污水回用工作，已經迫在眉睫。缺水和環(huán)保已經成為制約高耗水、多污染石化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。近些年來隨著人類環(huán)保意識的不斷提高，對于生存的環(huán)境，特別是對水、空氣等加大了對其處理，

18、高科技的投入。在人類造成的污水當中有的成分較簡單、生物降解性較好、濃度較低的工業(yè)有機廢水都可通過組合傳統(tǒng)工藝而得以處理，但對于高濃度高毒性廢水，如焦化、染料、制藥等廢水則因技術和經濟原因，治理難度較大。而我國又是焦化廢水（焦炭）生產和應用大國，因此產生了大量的處理難度較大的焦化廢水，焦化廢水中有機成分復雜且含有一些有毒的物質[1]。</p><p>　　1.2 焦化廢水的來源及特點</p><

19、p>　　焦化生產過程中排放出大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質的廢水。焦化廢水主要來自煉焦和煤氣凈化過程及化工產品的精制過程，其中以蒸氦過程中產生的剩余氨水為主要來源。蒸氨廢水是混合剩余氨水蒸餾后所排出的廢水。剩余氨水是焦化廠最重要的酚氰廢水源，是含氨的高濃度酚水，由冷凝鼓風工段循環(huán)氨水泵排出，送往剩余氨水貯槽。剩余氨水主要由三部分組成：裝爐煤表面的濕存水、裝爐煤干餾產生的化合水和添加入吸煤氣管道和集氣管循環(huán)氧水泵內的含油工藝

20、廢水。剩余氨水總量可按裝爐煤14％計。剩余氨水在貯槽中與其它生產裝置送來的工藝廢水混合后，稱為混合剩余氨水?；旌鲜Ｓ喟彼娜ハ颍械氖侵苯诱舭?，有的是先脫酚后蒸氨，有的是與富氨水合在一起蒸氨，還有的是與脫硫富液一起脫酸菜氨，脫酸蒸氨前要進行過濾除油[8]。</p><p>　　焦化廢水所含污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，是一種典型的含有難降解的有機化合物的工業(yè)廢水。焦化廢水中的易降解

21、有機物主要是酚類化合物和苯類化合物，砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機物。難降解的有機物主要有砒啶、咔唑、聯苯、三聯苯等[9]。</p><p>　　焦化廢水的水質因各廠工藝流程和生產操作方式差異很大而不同。一般焦化廠的蒸氨廢水水質如下：CODcr3000－3800mg／L、酚600－900mg／L、氰10mg／L、油50－70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg／L計，氨氮按280

22、mg/L計，則每噸焦炭最少可產生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全國機焦產量為7000萬噸，則每年可產生45500噸CODcr和3500噸氨氮，如果污水不處理，將對環(huán)境造成多么大的污染[13]。</p><p>　　1.3 焦化廢水的處理技術現狀</p><p>　　焦化廢水的處理，一直是國內外污水處理領域的一大難題，幾十年來尚未出現突破性的研究成果。廢水中污染物成份復雜，含有揮

23、發(fā)酚、多環(huán)芳烴和氧、硫、氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預處理，然后進行生物脫酚二次處理。但是，焦化廢水經上述處理后，外排廢水中氰化物、COD及氨氮等指標仍然很難達標。其廢水處理工藝如圖1.1。</p><p>　　圖1.1焦化廢水典型處理工藝流程</p><p>　　1.4 焦化廢水的深度處理技術</p><p&g

24、t;　　焦化廢水一般要通過預處理(一級處理)、二級處理(一般采用生化處理)和深度處理才能排放。但是，焦化廢水在二級出水中COD和色度等指標往往是超標的，所以要進行三級深度處理。目前，焦化廢水深度處理的方法主要有以下幾種：</p><p>　　1.4.1 生物法 【1】</p><p>　　生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法，常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的深度處理。目前，活性污泥

25、法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產物（主要是CO2）。非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。</p><p>　　近年來，人們從微生物、反應器及工藝流程幾方面著手，研究開發(fā)了生物強化技術：生物流化床，固定化生物處理技術及生物脫氮技術等。這些技術的發(fā)展使得大多數有機物質實現了生

26、物降解處理，出水水質得到了很大改善，使得生物處理技術成為一項很有發(fā)展前景的廢水處理技術。合肥鋼鐵集團公司焦化廠、安陽鋼鐵公司焦化廠、昆明焦化制氣廠采用A/O（缺氧/好氧）法生物脫氮工藝，運行結果表明該工藝運行穩(wěn)定可靠，廢水處理效果良好，但是處理設施規(guī)模大，投資費用高。上海寶鋼焦化廠將原有的A/O生物脫氮工藝改為A/OO工藝，污水處理效果優(yōu)于A/O工藝，運行成本有所降低，效果明顯?？偟膩砜?，生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對

27、較低等優(yōu)點，改進后的新技術使焦化廢水處理達到了工程應用要求，從而使得該技術在國內外廣泛采用。但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設施規(guī)模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質條件要求嚴格，廢水的pH值、溫度、營養(yǎng)、有毒物質濃度、進水有機物濃度、溶解氧量等多種因素都會影響到細菌的生長和出水水質，這也就對操作管理提出了較高要求[18]。</p><p>　　1.4.2 化學處理法【4】</p><

28、;p><b>　　1.化濕式氧化技術</b></p><p>　　催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質N２和CO２排放。該技術的研究始于20世紀70年代，是在Zimmerman的濕式氧化技術的基礎上發(fā)展起來的。在我國，鞍山焦耐院與中科院大連物化所合作，曾經成功地研制出雙組分的高活性催化劑，對高濃度的含氨氮

29、和有機物的焦化廢水具有極佳的處理效果。</p><p>　　濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是，由于其催化劑價格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，投資費用高，國內很少將該法用于廢水處理。</p><p><b>　　2.臭氧氧化法</b></p><p>

30、;　　臭氧是一種強氧化劑，能與廢水中大多數有機物，微生物迅速反應，可除去廢水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。</p><p>　　臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。</p>&

31、lt;p><b>　　3.離子體處理技術</b></p><p>　　等離子體技術是利用高壓毫微秒脈沖放電所產生的高能電子（5～20 eV）、紫外線等多效應綜合作用，降解廢水中的有機物質。等離子體處理技術是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術，目前還處于研究階段。有研究表明，經等離子體處理的焦化廢水，有機物大分子被破壞成小分子，可生物降解性大大提高，再經活性污泥法處理，

32、出水的酚、氰、COD指標均有大幅下降，具有發(fā)展前景。但處理裝置費用較高，有待于進一步研究開發(fā)廉價的處理裝置。</p><p><b>　　4.光催化氧化法</b></p><p>　　光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應，產生具有較強反應活性的電子（空穴對），這些電子（空穴對）遷移到顆粒表面,便可以參與和加速氧化還原反應的進行。光催化氧化法對水中酚類物質及其他

33、有機物都有較高的去除率。高華等在焦化廢水中加入催化劑粉末，在紫外光照射下鼓入空氣，能將焦化廢水中的所有有機毒物和顏色有效去除。在最佳光催化條件下，控制廢水流量為3600 mL/h，就可以使出水COD值由472 mg/L降至100 mg/L以下，且檢測不出多環(huán)芳烴。</p><p>　　目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產生一些有

34、害的光化學產物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。</p><p><b>　　5.化學氧化技術</b></p><p>　　電化學水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或利用電極表面產生的強氧化性活性物質使污染物發(fā)生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產生二次污染，是一

35、種前景比較廣闊的廢水處理技術。</p><p><b>　　6.化學混凝和絮凝</b></p><p>　　化學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，混凝法的關鍵在于混凝劑。目前一般采用聚合硫酸鐵作混凝劑,對CODcr的去除效果較好,但對色度、F-的去除效果較差。浙江大學環(huán)境研究所盧建航等針對上海寶鋼集團的焦化

36、廢水，開發(fā)了一種專用混凝劑。實驗結果發(fā)現：混凝劑最佳有效投加量為300 mg/L，最佳混凝pH范圍為6.0~6.5；混凝劑對焦化廢水中的CODCr、F-、色度及總CN都有很高的去除率,去除效果受水質波動的影響較小，混凝pH對各指標的去除效果有較大的影響。絮凝劑在廢水中與有機膠質微粒進行迅速的混凝、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(

37、Na2FeO4)處理焦化廢水,實驗結果表明,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、數量少、沉降速度快、且不形成二次污染。</p><p>　　1.4.3 物理處理法【5】</p><p>　　物理處理法中常用的為吸附法。作為一種廢水處理技術，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吸附能力和大比表面積，將水中的雜質吸附，從而達到使水凈

38、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。</p><p>　　活性炭孔隙結構發(fā)達、化學性質穩(wěn)定、耐強酸堿、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)定的化學性質，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，裝置運行費用高，在焦化廢水處理中未得到推廣使用。</p><p>　　1.5

39、 本研究的的目的及意義</p><p>　　在焦化廢水處理中，根據目前的焦化廢水的處理現狀，可以發(fā)現大多數企業(yè)二級生化出水中污染物指標仍然很高，尤其是COD和色度，遠遠超過《污水綜合處理標準》（GB8978-1996）一級要求。主要表現在焦化廢水成分復雜且色度、COD很高，嚴重影響到焦化廢水的回用，因此需要對二級生化出水進行深度處理。混凝沉淀是常用的一種處理方法，常用的混凝材料有無機混凝劑、有機混凝劑以及粘土礦物

40、等。而在實際應用中，有機藥劑對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。而無機藥劑成本低，制備簡單，但對廢水的處理效果一般，見效慢。因此本實驗采取有機無機混合方法對焦化廢水進行深度處理，使其達到見效快、處理好、成本低等等。近年來，有機無機混合絮凝劑在環(huán)境工程領域內的應用范圍不斷增加，并成為國內外眾多學者的研究熱點。</p><p>　　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

41、凝劑、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺），研究其對焦化廢水生化出水脫色和去除COD的影響，主要內容包括：蒙脫石對焦化廢水脫色和去除COD的影響；雙氰胺改性絮凝劑對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、聚丙烯酰胺復配最佳條件研究。通過本項研究提高焦化廢水深度處理的途徑與技術，為蒙脫石和有機混合絮凝劑在環(huán)境領域的開發(fā)應用提供基礎數據。</p><p><b>　　2、實驗材料及方法&l

42、t;/b></p><p><b>　　2.1 實驗材料</b></p><p><b>　　2.1.1焦化廢水</b></p><p>　　本實驗所處理的某焦化廠生化二級處理出水，顏色為橙色。具體理化指標見表2.1。</p><p>　　表2.1 焦化廢水指標</p>&l

43、t;p><b>　　注： pH值無量綱</b></p><p>　　表2.2 《污水綜合排放標準》---GB8978-1996</p><p>　　2.2 實驗原料及儀器</p><p>　　2.2.1 實驗原料</p><p>　　1．膨潤土：是以蒙脫石為主的含水粘土礦。其性質主要取決于蒙脫石的屬性和相對含量，

44、通常蒙脫石含量大于60 %。蒙脫石的化學式可表示為：Al2O3·4SiO2·nH2O。蒙脫石礦物的晶體結構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結，如圖2.1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之間的作用力是很弱的分子力，這使得水分子容易進入晶胞間從而產生膨脹，同時晶胞間吸附有大量的不同種類與數量的陽離子，這些陽離子對膨潤土的性質有很大的影響，因此根據

45、吸附陽離子的類型將膨潤土分為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土及有機膨潤土等。由于膨潤土的吸水、膨脹及吸附等性質，膨潤土被廣泛應用于工業(yè)中，如防滲材料、污水處理材料等。近幾十年，膨潤土也開始應用于污染土地的修復中，特別是含有有機污染物及重金屬的場地修復。</p><p>　　圖2.2.1 蒙脫石礦物晶體結構示意圖</p><p>　　2．雙氰胺：分子式為C2H4N4。分析純，含量為98.0%，白色棱形

46、結晶性粉末，不可燃。　</p><p>　　3．氯化銨：分子式為NH4Cl。分析純，含量全99.5%。氯化銨為無色結晶或白色結晶性粉末；無臭，味咸、涼；有引濕性。在水中易溶，在乙醇中微溶。</p><p>　　4．甲醛：分子式為HCHO。分析純，含量二37.0%~40.0%。</p><p>　　5．聚合氯化鋁(PAC)：是一種無機高分子混凝劑,多羥基，多核絡合體的

47、陽離子型無機高分子絮凝劑，固體產品外觀為黃色或白色固體粉末，其化學分子式為Al2(OH)nCl6-nm.(式中，1≤n≤5,m≤10)，且易溶于水，有較強的架橋吸附性，在水解過程中伴隨電化學，凝聚，吸附和沉淀等物理化變化，最終生成Al2(OH)3(OH)3,從而達到凈化目的。</p><p>　　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400-2000萬之間

48、，產品外觀為白色粉末，易溶于水，溫度超過120℃時易分解。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。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，適應的源水PH5.0-9.0范圍均可凝聚。本試驗中采用的是陽離子型聚丙烯酰胺。</p><p>　　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

49、性。</p><p>　　2.2.2 實驗儀器</p><p><b>　　表2.2 實驗儀器</b></p><p>　　2.3水質分析方法：</p><p><b>　　(1) pH值</b></p><p><b>　　pH值：玻璃電極法</b>&

50、lt;/p><p>　　(2) CODCr：重鉻酸鉀法</p><p>　　計算公式：CODcr=(V0-V1)×C×8×1000/V2 (2-1)</p><p>　　C—硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（mg/l）</p><p>　　V0—空白消耗硫酸亞鐵

51、銨標準溶液的體積（ml）</p><p>　　V1—水樣消耗硫酸亞鐵銨標準溶液的體積（ml）</p><p>　　V2—水樣體積（ml）</p><p>　　(3) CODCr去除率：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　其中：COD0—為染料廢水原液的化學需氧量；

52、</p><p>　　COD1—為染料廢水降解處理后的化學需氧量；</p><p>　　(4) 色度的去除率在：</p><p>　　其中：C0—為焦化廢水未經處理時由分光光度儀測的得讀數；</p><p>　　C1—為焦化廢水經過處理后由分光光度儀測的得讀數；</p><p><b>　　3.實驗結果與分析

53、</b></p><p>　　3.1 PAC/ PAM對焦化廢水色度及COD去除率的影響</p><p><b>　　3.1.1實驗過程</b></p><p>　　取 300ml的焦化廢水水樣分別加入5個燒杯中，加入不同濃度的PAC攪拌（轉速為80r∕min）1min，再加入相同濃度的PAM攪拌1min，沉淀完全后測色度及COD，

54、具體實驗處理見表3.1。</p><p>　　表3.1 試驗處理</p><p>　　3.1.2 結果與分析</p><p>　　圖 3.1 PAC/ PAM對焦化廢水色度及COD去除率的影響</p><p>　　聚合氯化鋁(PAC)是一種新型無機高分子水處理絮凝劑，在水解過程中伴隨電化學發(fā)生，具有較強的架橋吸附性能和凝聚能力。聚丙烯酰胺（

55、PAM）為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數有機溶劑，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。</p><p>　　在對比試驗中，單獨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（小于45μm），導致沉淀時間過長，因而在實際工程中難以單獨應用。</p><p>　　因

56、此，本實驗中引入PAC與PAM與粘土礦物配合使用對焦化廢水進行深度處理。本實驗研究了PAC/ PAM的比例對焦化廢水脫色及COD去除率的影響，以確定PAC/ PAM的最佳比例，具體試驗結果見圖3.1?？梢园l(fā)現，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PAC與PAM比例（質量比）增加到150/1時，此時焦化廢水中COD和色度的去除率達到最大值為45.9%，對焦化廢水色度的去除率變化不大，隨著PAC投加

57、量增加，焦化廢水的去除率緩慢提升，當PAC與PAM比例（質量比）增加到150/1時，此時焦化廢水中色度的去除率達到最大值為83.8%。此后，繼續(xù)增加PAC的投加量，焦化廢水中COD和色度的去除率變化較小。由本試驗確定，當PAC與PAM比例為150/1（質量比）時，焦化廢水中COD和色度的去除效果較好。</p><p>　　3.2 不同量的膨潤土對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>

58、;　　3.2.1 實驗過程</p><p>　　取300ml焦化廢水水樣分別加入不同量的膨潤土，在攪拌機攪拌15min，150～200r／min，加10mlPAC（質量濃度為6﹪），攪拌1min，轉速為80 r／min，加4mlPAM（質量濃度為1‰），攪拌1min，轉速為80r／min，具體實驗處理見表3.2。</p><p><b>　　表3.2 試驗處理</b>

59、;</p><p>　　3.2.2 結果與分析</p><p>　　膨潤土具有很強的吸濕性，能吸附相當于自身體積8-20倍的水而膨脹至30倍。在水介質中能分散呈膠體懸浮液，并具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的摻和物具有可塑性和粘結性，有較強的陽離子交換能力和吸附能力。因此常用于污水的治理。圖3.2為膨潤土添加量對COD去除率和色度去除率的影響。</p><p

60、>　　根據前面的對比試驗，當體系中僅添加PAC和PAM而未添加膨潤土時（10ml 6%的PAC，4ml 2‰的PAM）時，焦化廢水中COD去除率為45.9%，吸光度去除率為 83.8%，達不到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。從圖3.2可以發(fā)現，膨潤土具有較高的吸附性能，當添加量為1.98g/L時，COD去除率可以達到45.6%。增加膨潤土用量，COD去除率增加，當膨潤土用量增加到3.3g/L時，COD去

61、除率達到最大值（59.2%），此時，焦化廢水中COD濃度為73.4mg/L，遠低于《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。當膨潤土用量超過3.3g/L時，此時COD去除率有所降低。</p><p>　　圖3.2 不同量的膨潤土對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>　　從色度去除率的變化曲線可以看到，膨潤土有較強的脫色能力，當添加量為2.0g/L時，脫色率達到8

62、9.2%，當膨潤土用量增加時，脫色率增加，當膨潤土用量增加到3.3g/L時，脫色率達到90.3%，此時脫色率達到最大值。當繼續(xù)增加用量時，脫色率開始降低。原因可能為膨潤土過量后形成懸液留在體系中，造成本底顏色（淡黃色）增加。由以上實驗確定，當膨潤土添加量為3.3g/L時，COD去除效果和色度去除效果最好。但此時，膨潤土用量較大，產生的沉淀污泥較多，且污泥膨松，體積較大。</p><p>　　3.3 氫氧化鈣添加量

63、對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>　　在采用粘土礦物、聚鋁和聚丙處理焦化廢水過程中，產生的絮體比較松散、體積較大，給后續(xù)的污泥處理工作帶來一定不便。此外，在采用絮凝法處理污水過程中，體系的pH常常會影響到絮凝劑的絮凝效果，因而最終會影響到污水的處理效果。本試驗中引入了了氫氧化鈣，其作用主要為：一、改變焦化廢水的pH值；二、氫氧化鈣為微溶物，有助于加快沉淀物的沉淀速度。</p><

64、p>　　3.3.1 實驗過程</p><p>　　取容量為500ml的燒杯5個，并在5個燒杯中各加入300ml焦化廢水水樣，并向5個燒杯中分別加入1g膨潤土和不同量的氫氧化鈣，在攪拌機攪拌15min，轉速為150～200r／min，然后添加加10ml 質量濃度為6﹪的PAC，攪拌1min，轉速為80 r／min，再添加4ml 質量濃度為1‰的PAM，攪拌1min，轉速為80r／min，沉淀后測定清液中CO

65、D含量和色度。具體實驗處理見表3.3。</p><p><b>　　表3.3 試驗處理</b></p><p>　　3.3.2結果與分析</p><p>　　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，是一種強堿。氫氧化鈣的堿性比氫氧化鈉強，但由于氫氧化鈣的溶解度比氫氧化鈉小得多，所以氫氧化鈣溶液的腐蝕性和堿性比氫氧化鈉小，

66、同時，氫氧化鈣成本遠低于氫氧化鈉，且能加快沉淀物的沉淀，使絮體更加密實。因此本試驗引入Ca (OH)2 用來調節(jié)溶液pH以及加快絮體沉淀速度，具體試驗結果見圖3.3。</p><p>　　圖3.3 氫氧化鈣添加量對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>　　通過對比試驗可以發(fā)現，未添加氫氧化鈣處理中絮凝沉淀過程相對比較慢，絮體比較蓬松，體積較大且不穩(wěn)定，而添加氫氧化鈣處理中絮凝沉淀過

67、程明顯加快，污泥體積約為未添加氫氧化鈣污泥體積的1/3-1/2。從圖3.3可以發(fā)現，添加氫氧化鈣對焦化廢水COD的影響微小而對沉降過程和污泥體積影響較大；添加少量的氫氧化鈣有助于色度去除率的提高，而過量的氫氧化鈣則導致色度去除率有所降低，原因可能為添加過量氫氧化鈣后，體系pH過高，使聚鋁、聚丙的絮凝能力降低。綜合以上試驗結果，確定本試驗中氫氧化鈣的最佳添加量為每300ml焦化廢水中可加0.067g，此時焦化廢水出水的pH在7～8之間。&

68、lt;/p><p>　　3.4 雙氰胺改性絮凝劑對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>　　3.4.1 實驗過程</p><p>　　雙氰胺的改性：分別取33.6g雙氰胺、10.7g氯化銨和21.6ml甲醛于燒杯中，然后在60℃條件下水浴反應1h，然后滴加10.8ml甲醛，在80℃條件下水浴反應2h，降溫至60℃持續(xù)反應1h，然后定容至100ml，密封保存，使

69、用時稀釋10倍。</p><p>　　取300ml焦化廢水水樣分別加入不同量的有機絮凝劑，攪拌1min，轉速為80r∕min，然后過濾，測定濾液中COD和色度。具體實驗處理見表3.4。</p><p><b>　　表3.4 試驗處理</b></p><p>　　3.4.2 結果與分析</p><p>　　采用甲醛對雙氰胺

70、進行改性，得到的雙氰胺-甲醛縮合物屬一種水溶性陽離子縮聚物，最早是作為一種印染助劑，廣泛應用在絲綢、毛織物和棉織物的印染上。Ryuichi[15]等（Ryuichi S，Miyuki T．Reaction of N-cyanoguannidine with formaldehyde-Preparation of new flocculants for anionic colloidal particles．Bull Chem Soc J

71、pn，1993，66：2 452～2 453）通過研究發(fā)現，雙氰胺一甲醛縮合物具有一定的絮凝性能，能對水中的帶負電性質的膠體顆粒產生絮凝作用。</p><p><b>　　其反應方程式：</b></p><p>　　改性雙氰胺除對染色廢水有處理效果外，對含油污水、造紙廢水、屠宰廢水也有良好的處理效果。</p><p>　　近年來，改性雙氰胺在廢

72、水中的應用研究逐漸增多，并取得了積極的效果。</p><p>　　改性雙氰胺是一種新型高效脫色劑，屬一種水溶性陽離子樹脂, 具有一定的絮凝性能, 能對水中的帶負電性質的膠體顆粒產生絮凝作用，通過對焦化廢水的深度處理中[20]。</p><p>　　本實驗采用甲醛、氯化銨等對雙氰胺進行改性，得到改性雙氰胺。并對改性雙氰胺的絮凝效果進行了實驗。具體實驗結果見圖3.4。</p>&

73、lt;p>　　圖3.4 改性雙氰胺對焦化廢水的色度及COD的影響</p><p>　　從圖3.4可以發(fā)現，改性雙氰胺對焦化廢水具有極強的的脫色能力，當改性雙氰胺的添加量為0.04mg/l時，色度去除率可達到88％，隨著改性雙氰胺用量的增加，脫色效果更加明顯，當改性雙氰胺用量增加大0.081g時，脫色率達到最大值，為94.6%。此后隨著加入量的繼續(xù)增加，脫色率略有下降；改性雙氰胺對焦化廢水COD的去除效果較小

74、，當改性雙氰胺的添加量為0.04mg/l時，COD去除率為27.5％，增加改性雙氰胺投加量，COD去除率降低，當改性雙氰胺加入量大于2.7 m g /L 時，焦化廢水中COD含量與處理前相比逐漸增加。</p><p>　　以上實驗結果表明，改性雙氰胺對焦化廢水具有極大的脫色效果，但COD的去除能力一般。因此，在實際應用中，未達到污染物的全面去除，應與其他絮凝劑配合使用。</p><p>　

75、　3.5 最佳配比正交試驗【7】</p><p>　　正交試驗是利用正交表安排多因素試驗、分析試驗結果的一種設計方法。它從多因素試驗的全部水平組合中挑選部分由代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找到最優(yōu)水平組合。</p><p>　　若試驗的主要目的是尋求最優(yōu)水平組合，則可以利用正交設計來安排試驗。正交設計的基本特點是，用部分試驗來代替全面試驗，通過對

76、部分試驗的結果分析，了解全面試驗的情況。正因為正交試驗是來代替全面試驗，它不可能像全面試驗那樣對個因素效應、正交作用一一分析；且當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。雖然正交設計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優(yōu)水平組合，因而很受實際工作者青睞。</p><p>　　3.5.1 實驗過程</p><p>　　取300ml焦化廢水水樣分別加入不同量的膨潤土和氫氧化鈣，在攪拌機攪拌1

77、5min，轉速為150～200r／min，加入不同量的有機絮凝劑，攪拌1min，轉速為80 r／min，加入不同濃度的PAC，攪拌1min，轉速為80 r／min，加不同濃度的PAM，攪拌1min，轉速為80r／min。試驗因素、水平及測試結果分別見表3.5。</p><p>　　表 3.5正交實驗因素水平</p><p>　　表3.6 正交實驗</p><p>

78、　　3.5.2結果與討論</p><p>　　設膨潤土為因素A，添加量設置五個水平1、2、3、4、5，因素（強氧化鈣）藥量為因素B，五個水平為1、2、3、4、5，以此類推C、D，水平1、2、3、4、5。</p><p>　　表 3.7 正交試驗結果分析</p><p>　　本實驗以COD的去除率為主要參考對象，已知COD去除率值越大為最優(yōu)水平，由表8可以看出A4B5

79、C1D3為最佳水平組合，及最佳合成條件。所以本實驗最佳條件為膨潤土1.2g+氫氧化鈣0.090g+改性雙氰胺 1.2ml+6%PAC 10ml+1%PAM 4ml。對得到的較好水平組合進行驗證實驗，脫色率為97.7%（色度低于50），COD為63mg/L，去除率達到66.67%。</p><p>　　3.5.3 成本分析</p><p>　　根據市場行情，對本實驗中最佳組合混合絮凝劑的生產

80、成本進行估算。</p><p>　　表3.6 處理1m3焦化廢水廢酸所需藥劑成本 元/m3</p><p>　　由上表可知，處理1m3焦化廢水（二級生化出水）需藥劑成本3.58元，在進水COD180mg/L，色度250條件下，使用混凝吸附方法對焦化廢水（二級生化出水）進行處理，可使出水水質指標COD從180mg/L降到63mg/L，色度低于50，達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1

81、996）一級標準。</p><p><b>　　4．結論</b></p><p>　　通過以上實驗研究，可以得出以下結論：</p><p>　?。?）膨潤土具有較高的吸附性能，當膨潤土添加量為3.3g/L，PAC添加量為1.98g/L、PAM添加量為0.132g/L時，COD去除率達到59.2%，脫色率達到90.3%，達到《污水綜合排放標準》（

82、GB8978-1996）一級排放標準。</p><p>　?。?）改性雙氰胺絮凝劑雖然對焦化廢水的色度有極大的去除作用，但對焦化廢水的COD去除效果卻不顯著。</p><p>　?。?）通過正交試驗確定焦化廢水深度處理的最佳反應條件為：膨潤土1.2g+氫氧化鈣0.090g+改性雙氰胺 1.2ml+6%PAC 10ml+1%PAM 4ml。處理后的焦化廢水COD降到63mg/L，色度低于50

83、，達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。</p><p>　?。?）本實驗采用混凝吸附方法對焦化廢水進行深度處理，每噸水藥劑成本為3.58元。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文是在xx老師的悉心指導下完成的。首先十分感謝各位老師的細心指導和督促，在每次設計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得

84、我的設計順利的進行。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計的修改的整個過程中，花費了xx老師很多的寶貴時間和精力，從中我也學到了很多在書本里學不到的東西，在此向導師表示衷心地感謝！導師嚴謹的治學態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！</p><p>　　其次我要感謝這4年里給予我教育的老師們，是你們教會了我很多的基礎知識和專業(yè)知識，讓我的知識得以充實，給予了我在以后的生活中得以生存的本領。我還要感謝

85、和我同一設計小組的幾位同學，是你們在我平時設計中和我一起探討問題，并指出我設計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現問題把設計順利的進行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結稿。</p><p>　　最后我要感謝我的父母和我的朋友們，是你們給予了我信心，給予了我?guī)椭?，使我無論遇到什么困難我都沒有放棄過，謝謝你們！</p><p>　　祝愿遼寧科技大學的未來越來越美好！</p><

86、p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 周國成．焦化廢水處理[J]．化工給排水設計，1995．</p><p>　　[2] 張非娟。工業(yè)廢水污染防治。同濟大學出版社。2001年5月 第一版。</p><p>　　[3] 呂鑒，賈燕兵。焦化廢水預處理。工業(yè)廢水與用水，2000,31．</p><p

87、>　　[4] 史曉燕，肖波，楊家寬，朱新峰。焦化廢水技術的進展。環(huán)境技術，2003,6</p><p>　　[5] 趙建夫。我國焦化廢水處理進展?；きh(huán)保，1992,12。</p><p>　　[6] 郭金華，田作林，馮天偉，等。新型復合混凝劑在焦化廢水處理中的應用。長春理工大學學報，2002.</p><p>　　[7] 明道緒。田間試驗與統(tǒng)計分析。第二版&

88、lt;/p><p>　　[8] 王春敏，李弧峰，周紅星等．Fenton一混凝法處理焦化廢水的試驗研究川．環(huán)境污染治理技術與設備，2006，7(3)：88~91.</p><p>　　[9] 趙建夫，錢易，顧夏聲，用厭氧酸化預處理焦化廢水的研究[J]，環(huán)境科學，1989，1l(3): 30~34.</p><p>　　[10] 孔令東，姜成春，焦化廢水的處理及廢水中有機污

89、染物的測定[J]，環(huán)境工程，1994，12(4)：3~6.</p><p>　　[11] 周國成．焦化廢水處理[J]．化工給排水設計，1995，(4) ：9~14.</p><p>　　[12] 王景．生物強化技術對焦化廢水中難降解有機物凈化作用的研究[D]．西安建筑科技大學碩士論文，20000401.</p><p>　　[13] 侯紅娟．用sBR工藝處理焦化廢水

90、中難降解有機物的研究[D]．太原理工大學碩士論文，19990301.</p><p>　　[14] 嚴煦世．水和廢水技術研究[MI．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992，第一版：669—670.</p><p>　　[15] Won-Seok Chang,Seok-WonHong,JoonkyuPark.Effect of zeo-lite media for the treatment o

91、f textile wastewater in a biological aerated filter[J].Process Biochemistry,2002,37:693-698.</p><p>　　[16] 褚衍洋,孫曉杰. 丙烯酰胺改性殼聚糖絮凝劑處理焦化廢水[J]. 污染防治技術,2007,20(2):6～8.</p><p>　　[17] 周靜,李素芹. 新型復合絮凝劑深度處

92、理焦化廢水的效果研究[J]. 工業(yè)水處理,2008,28(5):35～37.</p><p>　　[18] 范明霞,袁頌東,皮科武,等. 高硫煤基高比表面積活性炭吸附處理焦化廢水的研究[J]. 環(huán)境科學與管理,2007,32(8):91～92. </p><p>　　[19] 牟淑杰. 改性活性炭處理含氰廢水的試驗研究[J]. 環(huán)保與分析,2009,30(3):56～58. </

93、p><p>　　[20] 蔣維鈞,余立新. 新型傳質分離技術[M](第二版).北京:化學工業(yè)出版社,2006.1:72. </p><p>　　[21] 張惠靈,謝黎. 改性沸石對焦化廢水中COD的去除研究[J]. 環(huán)境科學與管理,2006,31(5):129～131.</p><p>　　[22] 李金成,夏文香,徐麗,等.二氧化氯處理高濃度含氛廢水的工程實踐.給水排

94、水, 2001 , 27(6) : 37~39.</p><p>　　[23] 錢易,文一波,張輝明.焦化廢水中難降解有機物去除的研究.環(huán)境科學研究, 1992 , 5(5) :1~9.</p><p>　　[24] 徐德志.焦化廢水回用的深度處理工藝研究:仁 學位論文].上海:同濟大學, 2006</p><p>　　[25] 馬前，梅濱，顧學喜，等．焦化廠生化出