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强化混凝技术在煤气化废水深度处理中的应用

陈艳艳，陈雪，陈文婷，盛飞，徐奎江（北京朗新明环保科技有限公司，北京100039）

内蒙古赤峰某公司是一家以褐煤为原料，采用鲁奇碎煤加压气化技术生产主产品尿素，副产品硫磺、粗酚、中油、焦油等的大型煤化工企业，公司废水主要有酚回收废水、低温甲醇洗废水、煤气洗涤和冷却废水、地面冲洗水及厂区生活化验废水等，综合废水中主要有机成分为酚类化合物、多环芳烃（PAH）和含有N、S及O的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水［1－4］。

该公司采用两级生化后加混凝沉淀－臭氧氧化－BAF－浸没式超滤的工艺处理废水。运行结果表明，生化处理后出水COD Cr的质量浓度一般在200~300mg／L左右，且色度比较高，混凝沉淀单元由于水处理药剂选择不当，没有达到预期效果，从而影响后续处理效果。

混凝剂的性能、投加量不仅直接影响混凝效果，更是废水处理成本的直接影响因素［5-6］。为了确定该煤气化废水生化处理出水混凝沉淀处理工艺的合适药剂品种、最佳投加量，保证出水水质达到设计要求，本研究针对目前市场上的多种混凝剂进行筛选，以COD Cr、色度为主要考察对象，有针对性地选用了药剂种类，确定最佳操作条件，以期为工程应用提供参考。

摘要：对内蒙古某煤化工企业废水处理系统生化段二沉池出水进行混凝沉淀试验研究，通过选择具有针对性的药剂来强化混凝沉淀的处理效果。结果表明，当煤化工废水专用混凝剂（M180－3A配合M180－3B）和脱色剂T6组合使用时，能同时达到去除废水中COD Cr和色度的目的。M180－3A和M180－3B的投加量均为300mg／L，脱色剂T6的投加量为100mg／L时，出水COD Cr的质量浓度为77mg／L，色度为40倍，满足HG／T3923—2007《循环冷却水用再生水水质标准》的要求。

关键词：煤气化废水；强化混凝；混凝剂；脱色剂

中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：%1009－2455（2015）01－0023－04

Application of enhanced coagulation technology in advanced treatment

of coal gasification wastewater

CHEN Yan－yan，CHEN Xue，CHEN Wen－ting，SHENG Fei，XU Kui－jiang

（Beijing Lucency Environ-Tech Co.,Ltd.,Beijing100039,China）

Abstract：An experimental study on the coagulation-sedimentation of effluent water from secondary sedi-mentation tank of biochemical unit in wastewater treatment system of a coal chemical enterprise in Inner Mongo-lia was carried out,and the specific drug was selected to enhance the coagulation-sedimentation effect.The re-sults showed that,using the coal chemical wastewater dedicated coagulant M180-3A and M180-3B together with decolorizing agent T6to treat coal gasification wastewater,the COD Cr and chroma could be removed simultane-ously.When the dosage of M180-3A and M180-3B were both300mg/L,the dosage of decolorizing agent T6was 100mg/L,the mass concentration of COD Cr in the effluent water was77mg/L,the chroma was40times,which indicated that,the effluent water quality met the specification of HG/T3923—2007Reusing Wastewater Quality Standard for Industrial Circulating Cooling Water.

Keywords：coal gasification wastewater;enhanced coagulation;coagulant;decolorizing agent

强化混凝技术在煤气化废水深度处理中的应用

图1混凝剂投加量对COD Cr 去除率的影响

Fig.1Effect of coagulant dosage on COD Cr removal

200

400

600

800

1000

1200

投加量／（mg ·L －1）C O D C r 去除率／%

100806040200

图2混凝剂投加量对色度去除率的影响

Fig.2Effect of coagulant dosage on chroma removal

200

400

600

800

1000

1200

投加量／（mg ·L －1）

色度去除率／%

1008060

40200

项目

ρ（M180－3A ）＋ρ（M180－3B ）／（mg ·L －1）

200+200300+300400+400500+500600+600800+800COD Cr 去除率／％28.263.673.577.787.182.6色度去除率／％

表1

M180-3A 、M180-3B 投加量对COD Cr 、色度去除率的影响

Tab.1Effect of dosage of M180-3A and M180-3B on COD Cr and chroma removal

1材料与方法1．1

试验废水

本试验在该煤化工公司进行，试验废水取自废

水处理系统二沉池出水，pH 值为6.5~8.9，色度为320倍，COD Cr 、SS 的质量浓度分别为200~

300、300~400mg ／L 。1．2

试验药剂

（1）混凝剂。M180混凝剂是专门针对煤焦化废水净化处理而研发的一种高度聚合的新型无机高分子混凝剂，应用表明它对废水的色度和COD Cr 都有比较好的去除效果［7］。但各个厂家生产的M180产品成分却不尽相同，效果各异，选择3个厂家的

4种药剂进行试验研究，分别为M180－1、M180－2、M180－3及C1。其中药剂M180－3包括M180－3A 、M180－3B 和M180－C 3个品种，3个品种需配

合使用，配合使用时药剂投加顺序不分先后。

M180适用废水pH 值范围较宽，为5．5~8．0，所以

试验对来水未做pH 值调节。M180－1为黑色固体粉末；M180－2为深褐色固体粉末；M180－3A 为黄色固体粉末；M180－3B 为黄褐色液体；M180－C 为黑色颗粒状固体；C1为黑、白色固体颗粒混合物。

（2）脱色剂。选用了6种脱色剂进行研究，编号分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6。T1为黄色液体，适用pH 值为6．5~7．5；T2为无色液体，适用

pH 值为6.0；T3为无色透明液体，适用pH 值为8.0~9.0；T4为深褐色液体，适用pH 值为7.0；T5

为无色透明液体，适用pH 值为7．5~10.0；T6为无色透明液体，适用pH 值为7．5~8．5。

1．3试验方法

在温度为27℃条件下，取500mL 水样于烧

杯中，调节pH 值至药剂要求的最佳值，加入一定量的药剂，先以150r ／min 左右的转速快速搅拌1

min ，再以50r ／min 的转速缓慢搅拌30s ，静置沉淀30min ，记录试验现象。取上层清液测定COD Cr

浓度和色度。其中M180－3系列药剂配合使用时，药剂投加顺序不分先后，投加2种药剂后按照本试验操作方法进行搅拌即可。

1．4分析方法

COD Cr 检测采用HACHDRB200型COD Cr 消解器，色度检测采用稀释倍数法，pH 值检测采用HACH－PHC10103型pH 电极。

2结果与讨论

2．1混凝剂对COD C r 、色度的去除效果

M180－1、M180－2、C1对废水COD Cr 、色度的

去除效果如图1、图2所示。M180－3A 、M180-3B 、

M180-C 等药剂的配合使用情况如表1、表2所示。

由图1可看出，随着药剂投加量增加，M180－1、M180－2、C1这3种药剂对COD Cr 的去除率都呈现先增大后减小的趋势。C1药剂对COD Cr 的整体去除效果要比M180－1和M180－2要好。当C1投加量为700mg ／L 时，去除效果最好，COD Cr 去除率达到76．1％，出水COD Cr 的质量浓度为63mg ／L 。3

200400600800100012001400

陈艳艳，陈雪，陈文婷，等：强化混凝技术在煤气化废水深度处理中的应用

项目

ρ（M180－C ）＋ρ（M180－3B ）／（mg ·L －1）

200+200300+300400+400400+500500+500400+600600+600500+700700+600COD Cr 去除率／％24.747.865.473.181.082.377.485.088.2色度去除率／％

表2

M180-C 、M180-3B 投加量对COD Cr 、色度去除率的影响

Tab.2Effect of dosage of M180-C and M180-3B on COD Cr and chroma removal

图3

脱色剂投加量对COD Cr 去除率的影响

Fig.3Effect of decolorizing agents dosage on COD Cr removal

投加量／（mg ·L －1）

C O

D C r 去除率／%

100806040200

图4

脱色剂投加量对色度去除率的影响

Fig.4Effect of decolorizing agents dosage on chroma removal

投加量／（mg ·L －1）

色度去除率／%

100806040200

200400600800100012001400

种药剂对废水色度的去除效果普遍较差，即使当投加量增加至1200mg ／L 时，M180－1对废水色度去除率达到75％，出水色度为80倍。C1对废水色度去除效果最好时去除率也只有50％，出水色度为

160倍，而M180－2对废水色度根本没有去除效

果，这几种药剂对废水色度的去除效果远达不到要求。分析原因可能一是煤化工废水成分复杂，

M180－1、M180－2、C1这3种药剂对该煤化工废水

污染物去除有一定的局限性；二是各个厂家的M180成分、配方、含量都不尽相同，对废水中污染物的去除效果也不同；三是药剂成分对引起废水色度的基团去除作用甚微，致使色度去除效果不理想。

由表1、表2可看出，M180－3对废水COD Cr 、色度的去除效果都要比M180－1、M180－2、C1这3种药剂好。当M180-3A 、M180-3B 的投加量均为

600mg ／L 时，COD Cr 的去除率为87．1％，出水COD Cr

的质量浓度为34mg ／L ；当M180-C 、M180-3B 的

投加量分别为700、600mg ／L 时，COD Cr 的去除率为88．2％，出水COD Cr 的质量浓度仅为22mg ／L 。色度的去除率最高达到75％，出水色度为80倍。

因此，在试验选用的几种混凝剂中，M180－3是对COD Cr 去除效果最好的药剂。

2．2脱色药剂对COD Cr 、色度的去除效果

T1、T2、T3、T4、T5、T6这6种药剂对废水COD Cr 、色度的去除效果如图3、图4所示。

由图3可看出，随着药剂投加量的增大，不同脱色剂对COD Cr 的去除率都呈现先增大后稳定再减

小的趋势。其中T1、T3、T4这3种药剂对COD Cr 的去除效果整体最好，甚至优于前面所述的药剂

M180－1。在各自适宜的加药量区间内，当投加量为200mg ／L 时，T1对COD Cr 的最大去除率为51．5％，出水COD Cr 的质量浓度为126mg ／L ；当投加量为500mg ／L 时，T3对COD Cr 的最大去除率为47．3％，出水COD Cr 的质量浓度为139mg ／L ；当投加量1000mg ／L 时，T4对COD Cr 的最大去除率为55．8％，出水COD Cr 的质量浓度为96mg ／L 。而由

图4可看出，所有脱色剂对色度的去除率基本都在

70％以上，其中T1、T2、T6这3种药剂对色度的

去除效果最稳定且最好。在合适的药剂投加量下，出水色度均可达到40倍以下。可见脱色剂的加入伴随着发生电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学过程，从而在脱色的同时也去除了部分COD Cr 。

2．3组合药剂配方试验

综合对上述试验结果分析，M180对该煤化工

废水COD Cr 的去除效果较好，色度去除不理想；而几种脱色剂对该煤化工废水色度去除率都较高，对

COD Cr 的去除效果相对较差。单独使用某一种类药

剂仍然达不到相关出水标准的要求，因此确定以优选的混凝剂M180－3A ＋M180－3B 与脱色剂T6组合使用，考察对废水COD Cr 和色度的去除效果。结果如表3所示。

由表3可看出，当M180－3A 、M180－3B 的投加量均为300mg ／L ，T6的投加量为100mg ／L 时，

工业用水与废水

INDUSTRIAL WATER ＆WASTEWATER

Vol ．46No ．1Feb.，2015

ρ（M180－3A ）／（mg ·L －1）

ρ（M 180－3B ）／

（mg ·L －1）

ρ（T6）／（m g ·L －1）ρ（COD Cr ）／（m g ·L －1）

色度／

倍

00021232010010050102802002001008640300300100774040040010060405005001004840200200200724030030020059404004002005140600

600

200

表3

组合药剂试验结果

Tab.3Results of text on combined agents

作者简介：陈艳艳（1985－），女，河南三门峡人，硕士研究生，

主要从事水处理工程设计与工艺研究，（电话）010-********（电子信箱）chen.yy ＠https://www.wendangku.net/doc/f83776143.html, 。收稿日期：2014-11-08（修回稿）

出水COD Cr 的质量浓度为77mg ／L ，色度为40倍，满足煤化工公司对出水水质的要求，核算药剂成本费为3．18元／t 。

小试结果表明，采用此强化混凝沉淀处理后的废水可以满足该煤化工企业对出水水质的要求。强化混凝沉淀处理是否可以代替现有臭氧氧化池-

BAF -浸没式超滤深度处理工艺，从而简化废水处

理工艺流程，还需要进一步的工程性试验论证。

3结论

（1）针对该煤化工废水水质，采用混凝剂

M180－3A 配合M180－3B ，对COD Cr 的去除效果最好；脱色剂T1、T2、T6这3种药剂对废水色度都

有较好的去除效果。单独使用专用混凝剂或脱色剂

都不能使得出水COD Cr 、色度同时达标，需要将2种药剂组合使用。

（2）当M180－3A 、M180－3B 的投加量均为300

mg ／L ，T6的投加量为100mg ／L 时，出水COD Cr 的质量浓度为77mg ／L ，色度为40倍，满足HG ／T 3923—2007《循环冷却水用再生水水质标准》的要求，此时最经济有效的药剂成本为3．18元／t 。

参考文献：

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向［J ］．工业用水与废水，2012，43（4）：1－6．

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