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破乳-絮凝法处理机械加工清洗废水工艺研究(下)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-12-13 09:26:43 浏览次数:
3.1.2 阳离子型破乳剂种类及投药量探究
         阳离子破乳剂溶于水后生成的亲水基团为带正电荷的粒子团,亲水基主要为碱性氮原子,也有磷、硫、碘等,主要有季铵盐类,包括十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化胺、十六烷基三甲基溴化铵。采用破乳剂筛选方法进行实验,通过破乳-絮凝处理,取清液测试水样COD及含油量,结果图3所示,其中1#未投加破乳剂、2#十二烷基三甲基氯化铵、3#十六烷基三甲基氯化铵、4#十八烷基三甲基氯化铵、5#十六烷基二甲基苄基氯化胺、6#十六烷基三甲基溴化铵。
           
         图3可以看出,阳离子型破乳剂对含油乳化废水具有较好的破乳效果,其中十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵两种破乳剂效果最佳,COD去除率和含油量去除率都能达到95%以上。
为进一步优化破乳剂的使用效果,进行投加量实验,选用阳离子型破乳剂十六烷基三甲基氯化钠,投加量分别为50、100、200、500、1000 mg,结果如图4所示。
         
       如图4所示,破乳絮凝处理效果随破乳剂投加量的增加而更好,投加量越大,处理后水样COD及含油量越低。可以看出,当投加量越大时破乳效果越好,选用阳离子型破乳剂十六烷基三甲基氯化铵,投加量在200 mg/L时,该企业含油乳化废水的破乳效果最好,具有最佳的处理效果。在破乳-絮凝工艺中,絮凝剂的种类与投加量同样起到了至关重要的作用。确定破乳剂种类及投药量后,进一步对絮凝剂的种类及投加量进行实验,进一步优化破乳-絮凝工艺的处理效果。
3.2   絮凝剂筛选
        结合上述破乳剂筛选,本研究通过理论分析和小试实验筛选出处理效果优异的絮凝剂。
3.2.1 絮凝剂一元筛选
        含油废水在破乳-絮凝过程中,通过借助混凝剂对胶体粒子的吸附、电中和及架桥等作用使胶体粒子脱稳,在絮凝剂的作用下絮凝沉淀,去除废水中的悬浮物颗粒和可溶性污染物。絮凝剂种类繁多,其中包括无机小分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂等。无机小分子絮凝剂选取硫酸铝、硫酸亚铁,无机高分子絮凝剂选取聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁,有机高分子絮凝剂选取羧甲基纤维素钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵。
            
         采用上述絮凝剂筛选方法进行实验,通过破乳-絮凝处理,取清液测试水样COD及含油量,实验结果图5所示,其中1#未投加絮凝剂、2#硫酸铝、3#硫酸亚铁、4#羧甲基纤维素钠(CMC)、5#聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)、6#PAC、7#聚合硫酸铁、8#聚合氯化铝铁。通过分析含油废水破乳絮凝处理后出水的COD及含油量,可以发现无机高分子絮凝剂对于该含油乳化废水处理效果最佳,其中采用聚合氯化铝处理的水样COD去除率能达到95%,石油类去除率可达98%。
          
         从图6图片可以看出:未加絮凝剂只采用破乳剂处理除油效果很差,下层依然为含油乳液,但用破乳剂对油类依然有较好的破乳效果,使乳液失稳团聚,上层有大量悬浮絮体;加入十六烷基三甲基氯化铵和硫酸铝之后,可以看到水样明显分层,但下层仍然为乳液,下层清液COD为5895 mg/L、含油量为26.3 mg/L,COD去除率可以达到91%,除油效果较好;加入十六烷基三甲基氯化铵和硫酸亚铁之后,可以看到水样明显分层,絮体为淡黄色,下层清液COD为7459 mg/L、含油量为29.8 mg/L;选用有机高分子絮凝剂羧甲基纤维素钠(CMC)对含油乳化废水进行处理,乳液无明显分层现象,破乳效果不佳;采用有机高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)进行处理可以看到含油乳液并无分层现象,但下层仍然为乳液。因此,说明实验所用无机小分子絮凝剂对含油乳化废水絮凝效果一般,但有机高分子絮凝剂对含油乳化废水完全没有絮凝效果,这可能是由于有机絮凝剂的加入对胶体状态的油滴起不到失稳作用。进一步的采用无机高分子絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁进行破乳-絮凝实验。实验结果如图5和图7所示。
         从图7可以看出,无机高分子絮凝剂对含油乳化废水的处理效果极佳。采用聚合氯化铝处理的下层清液COD为2856mg/L、含油量为14.1mg/L,水样COD去除率能达到95%,石油类去除率可达98%,因此,无机高分子絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁处理效果优异,其中絮凝剂聚合氯化铝效果最好。
3.2.2  絮凝剂复配及投加量
         为了进一步优化药剂配方,对絮凝剂的复配及投加量进行研究。对絮凝剂进行复配实验,复配絮凝剂包括无机高分子絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁,不同絮凝剂之间可能存在较好的协同作用,复配可增强破乳-絮凝效果。
           
         实验结果图8所示,其中1#样PAC1000 mg/L、2#样PAC 500 mg/L和聚铁500 mg/L、3#样PAC 1000mg/L和聚铝铁500 mg/L、4#样PAC 200 mg/L、5#样PAC 500 mg/L、6#样PAC 2000 mg/L、7#样PAC5000 mg/L。对不同复配成分的絮凝剂通过实验数据对比可以得到,采用PAC与聚合氯化铝铁复配效果更佳,复配处理后,下层清液COD为2288 mg/L,COD去除率达到96%,含油量降低至13.9 mg/L,去除率可以达到97%。因此,说明PAC与聚合氯化铝铁1∶1复配效果更加优异。
          对絮凝剂投加量进行实验,从图8的数据可以看出,破乳絮凝处理效果随絮凝剂投加量的增加而更好,投加量越大,处理后水样COD及含油量越低,最佳药剂投加量为1000 mg/L。因此,当选用PAC作为絮凝剂,投加量在1000 mg/L时,该企业含油乳化废水的絮凝效果最好,具有最佳的处理效果。
3.3    破乳-絮凝条件优化
         对反应的pH和反应时间进行探究,调节反应pH值从4~10,实验结果如图9所示,可以看出,破乳絮凝反应的最佳反应pH值在6~7之间。这是因为聚合氯化铝在此范围内产生大量高聚态的氢氧化铝絮体,含有大量阳离子,可使带负电的油滴聚集等,在此条件下除油率高可达到98%,COD去除率高可达到95%。因此,根据实际情况将破乳-絮凝反应pH值实际控制在7.0左右。
          
          进一步的,探究反应时间对破乳-絮凝效果的影响,设置多组反应时间实验,分别是10、20、30、60、90、120、240 min。
           
           实验结果如图10所示,可以看出,随着反应时间的增加,处理效果越来越好,水样中COD含量降低、含油量降低。当反应时间为60 min时,水样的破乳-絮凝处理效果最优,COD为2358mg/L,COD去除率达到96%,含油量为13.8mg/L,石油类去除率达到98%,再增加反应时间,处理效果反而会变差,因此,优选反应时间为60 min。
 
4    总结
        实验开发出一种适用于处理该企业含油乳化废水的高效破乳剂,并设计实施含油废水处理工艺全过程,将高效破乳剂实际应用。
        ⑴ 通过筛选,采用阳十六烷基三甲基氯化铵为破乳剂,投加量为200mg/L时,破乳效果最佳。
        ⑵ 对絮凝剂进行筛选和复配,结果表明无机高分子絮凝剂对含油乳液破乳后的水样具有很好的絮凝沉淀效果。选用的聚合氯化铝作为絮凝剂投加1000mg/L时,具有良好的处理效果。
        ⑶ 对破乳-絮凝工艺的反应pH及反应时间进行了研究,结果表明当反应pH值在6~7之间、反应时间为60 min时对含油乳化废水处理效果最佳,COD去除率可达95%以上、除油率可达97%以上。
        ⑷ 该工艺已实际应用于福建某金属加工企业,预处理出水效果稳定,含油量稳定在20 mg/L以下,水处理药剂成本在3~5元/t。


原标题:破乳-絮凝法处理机械加工清洗废水工艺研究
原作者:余兆平