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化学复合混凝法预处理切削废水的研究

北极星水处理网  来源:《广州化工》  作者:刘强等  2017/11/27 15:24:28  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:切削液废水 乳化废水 切削液

北极星水处理网讯:在机械加工行业日益发展的今天,具有冷却、润滑、清洗、防锈等功能的切削液被广泛应用,其带来的大量切削液废水的排放和污染问题也逐年加重。我国早在1998 年就发布了[1998]089 号文件,将切削液废水列入乳化废液的一种,为危险废物,对人及环境都有很大危害,必须经过严格处理才能排放。但切削废液成分复杂、浓度高、难降解且配方保密,给废水的处理带来极大困难,因此需要在深度处理之前先对其进行破乳预处理,以降低后续深度处理的负荷。

预处理方法通常包括酸析法、盐析法、化学混凝法等。酸析法所用药剂一般为强酸,也可用废酸液代替纯的酸性试剂。李义久等利用浓硫酸对乳化废水进行酸化破乳,COD 去除率可达到75. 2%,但强酸会腐蚀设备,也易对人身造成伤害。盐析法则是向废水中投加无机盐类物质至一定浓度,破坏油珠的水化膜。但盐析法药剂投加量较大时价格较贵,并且带来大量污泥沉淀,给后续处理带来麻烦。化学混凝沉淀法具有工程投资少、工艺简单、处理效果好等优点,广泛应用于废水处理领域。处理过程中,只用一种絮凝剂,用量大、效果差且沉降时间长,所以让无机絮凝剂和有机絮凝剂相互配合使用,结合两者优点,不仅能克服无机絮凝剂沉淀速度慢、吸附架桥能力弱和投药量较多等缺点,而且可以降低处理成本的同时提高废水的处理效率,取得1+1>2 的效果。

本文针对切削液废水进行化学复合混凝预处理。通过对比实验,选取聚合硫酸铁( PFS) 、聚合氯化铝( PAC) 、聚合氯化铝铁( PAFC) 和聚合硅酸铝铁( PFASS) 四种絮凝剂配合助凝剂聚丙烯酰胺( PAM) 对切削废水进行处理,选出最佳絮凝剂,并探究复合混凝的优势之处。运用正交、单因素实验分析复合混凝实验影响因素的主次、考察去除效果、并探讨混凝作用机理,从而确定最优絮凝条件下经济有效的组合工艺参数,为切削液废水预处理领域方法的选择以及实际应用提供参考和借鉴。

1 实验

1. 1 实验水样:本实验所选切削液废水为深圳市某精密加工公司实际切削废液,其废水初始COD 约3×104 mg /L,pH 值约为7. 7,且伴有难闻刺激性气味,废水呈灰白色,乳化状态稳定,是近年来金属加工行业普遍存在的一种高浓度机械加工切削液废水。

1. 2 实验试剂及仪器:实验试剂: 聚合氯化铝( PAC) ,聚合硫酸铁( PFS) ,聚合氯化铝铁( PAFC) ,聚合硅酸铝铁( PFASS) ; 聚丙烯酰胺( PAM) ,均为工业纯; 氢氧化钠、盐酸,均为分析纯。实验仪器: TW-6000CODcr 水质连续自动检测系统,北京普析通用责任有限公司; InoLab pH 730 台式精密pH 测试仪,德国WTW 公司; ZR4-6 混凝六联搅拌机,深圳市中润水工业技术发展有限公司; BS124S 电子精密天平,赛多利斯科学仪器有限公司; 磁力搅拌器,德国IKA 公司; DF-101S 集热式磁力加热搅拌器,江苏晨阳电子仪器厂。

1. 3 实验方法:取切削液废水1 L 于烧杯中,在pH 值、温度、搅拌强度和PAM 投加量相同的条件下,分别加等量的混凝剂PAC、PFS、PAFC 和PFASS,筛选出最佳混凝剂; 调节混凝剂的投加量、pH、温度和搅拌强度等进行正交实验; 在此基础上,得出影响切削液废水降解效果的主次因素,优化主要因素用量; 讨论复合混凝法对切削废水的影响; 在以上最佳条件下进行实验,考察COD 的去除效果。

2 结果与讨论

2. 1 最佳混凝剂的确定:在其他影响因素和实验条件相同的情况下,分别加入2. 5 g /L 和5 g /L 两种不同投加量的聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁,并配合适量PAM 进行实验,观察实验现象,取上层清液测定其COD 值。

图1 为四种混凝剂分别投加2. 5 g /L 和5 g /L 时的破乳效果对比图。

化学复合混凝法预处理切削废水的研究

总体来说,混凝剂投加量为5 g /L 比2. 5 g /L 的破乳效果好。比较四种混凝剂,聚合氯化铝对切削液废水破乳效果最好,絮体密实、分层明显、上清液透光性好且较为清澈; 聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁加入2. 5 g /L 时,破乳效果较差且上层液体较浑浊,随着投加量增大,破乳效果逐渐变好,而聚合硫酸铁破乳效果始终不理想。

将经过混凝剂破乳后产生的上层清液进行COD 测试,结果如图2 所示。

化学复合混凝法预处理切削废水的研究

从图2 中可以看出,四种混凝剂对切削液废水的COD 都有一定的去除效果。聚合氯化铝和聚合硅酸铝铁对切削液废水中的COD 的去除效果明显优于聚合硫酸铁和聚合氯化铝铁。聚合氯化铝加入后,矾花较大,絮体产生迅速,静沉后上层为清澈黄色液体。并且相比聚合硅酸铝铁,在加入量较少的情况下就可以达到很好的破乳效果,并节省药剂的投加用量。所以,选择聚合氯化铝为混凝剂。

2. 2 正交实验设计:选取混凝剂PAC 的投加量( A) 、水样的pH ( B) 、温度( C) 、搅拌强度( D) 4 个因素为正交实验的因子,以COD 降解率为实验评价标准,选取了3 水平4 因素的L16( 34 ) 正交实验.通过表2 分析得出,最佳优化组合为: A2B2C2D1,即PAC的投加量为3. 0 g /L,pH 为7. 5,温度为50 ℃,搅拌速度为快速250 r /min 慢速50 r /min。此时,去除率能达到94. 2% 以上。并且得出,影响混凝效果因素的主次顺序为: pH>混凝剂投药量>搅拌速度>温度。对于实验结果影响最大的是pH,准确控制pH 对于COD 的去除至关重要; 其次是混凝剂PAC 的投加量; 温度及搅拌速度影响较小。在正交试验的基础上,对影响因素做进一步的优化和探讨。

化学复合混凝法预处理切削废水的研究
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