易艳红 阮复昌(华南理工大学化学与化工学院，广州510640)
刘仁军（萍乡庞泰实业有限公司，萍乡337000)
传统的剩余氨水处理工艺是采用先脱酚后蒸氨工艺，蒸氨废水经生化处理后全部作为循环水系统的补充用水或是排放。由于焦化厂剩余氨水的可生化性较差，其中不乏难生物降解或生物毒性物质，色度高达1000～2500倍，生化处理效果不理想，出水的污染物含量普遍超标。寻找恰当的处理工艺，消除剩余氨水的严重危害已是焦化行业发展的当务之急。本试验采用混凝-微滤预处理工艺，通过改善生化处理池的污水水质来提高生化处理的效果，使出水水质达到循环使用或排放的标准。
1 试验部分
1.1 废水来源及水质
本试验所用废水均取自浙江宁波钢铁公司焦化厂剩余氨水中间槽，水质状况见表1。
表1 试验用剩余氨水水质
|
分析项目 |
pH值 |
色度 |
浊度，NTU |
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剩余氨水 |
9.68 |
1500～2000 |
147.1 |
1.2 试验仪器与药剂
试验仪器为PHS-25型pH计、 SGZ-IA型浊度计、752-B型紫外可见分光光度计、78-1磁力加热搅拌器、FA1004型电子天平、PT963陶瓷膜管过滤器（微孔孔径20～100μm）。
试验药剂有聚合氯化铝PAC(分析纯，A12O3含量不低于27%) 、聚丙烯酰胺PAM（工业产品，分子量800万）、硫酸铝(AS)、硫酸、氢氧化钠均为分析纯试剂，未经进一步处理而直接使用。试验室用于配制标准溶液和清洗标准容器的清水均为自制去离子-双蒸水。
1.3 试验方法与步骤
准确量取200mL废水于250mL烧杯中，置于磁力搅拌器，加入一定量混凝剂（PAM, PAC或AS)，快速搅拌约l min，然后在搅拌条件下用1 mol/L浓度的硫酸或氢氧化钠标准溶液调整pH值至某个额定值，继续慢速搅拌2 min，静置30min, 取一定量上清液测定残余色度和浊度；另取一定量上清液通过PT963陶瓷膜管过滤器，分别测定滤清液的残余色度和浊度。为减小试验误差，所有试验均重复4次，最终结果取其算术平均值。浊度用SGZ-lA型浊度仪直接测量、读数；色度采用752-B型紫外可见分光光度法测定废水在360nm处的吸光度，通过以下方程计算脱色率：
脱色率＝(A0－A)／A0×100%
式中的A0和A分别为废水处理前后的吸光度。
2 试验结果及分析
2.1 混凝剂与工艺的选择
为得出最佳处理效果的混凝剂和工艺，试验分别用硫酸铝、聚合氯化铝作为混凝剂进行混凝试验，并调节废水pH=6.5，加入不同剂量的混凝剂，得到混凝剂种类、混凝剂用量和过滤对浊度去除率和脱色率的影响， 详见图1、图2。
图2 混凝剂用量和过滤对脱色的影响
投加相同剂量时，PAC的混凝效果优于硫酸铝，混凝-微滤工艺优于单一混凝工艺。单一混凝工艺处理效果差的主要是因其仅能将水中的部分物质絮凝，颗粒较大的絮凝物沉淀在底部，从而使浊度和色度有所下降，但大部分较小的颗粒仍然存在于上清液里。而用PT963陶瓷膜管过滤则能很好地去除这些小颗粒（包括显色物质），大幅度提高处理效果。硫酸铝絮凝效果差，不仅形成的絮体较小，沉降速度慢，而且随着加入量的增多，浊度、色度的脱除率增幅有限。采用混凝-微滤工艺并以PAC为混凝剂可以达到最佳的处理效果，浊度去除率高达85%，脱色率高达80%。
2.2 混凝剂和助凝剂用量的影响
采用PAC作为混凝剂，由于产生的絮体密度不大，导致沉降性能不好，从而延长了反应沉降时间。有机絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)絮凝后的絮体和絮花较大，结构牢固稳定，容易较快沉淀。虽可减少反应时间，但存在用药量大、水处理费用高等缺点，因此考虑采用有机絮凝剂（PAM）和无机絮凝剂（PAC）复配进行混凝过滤试验。
为了考察助凝剂用量（PAM）对废水处理效果的影响，调节废水pH =6.5，加入300mg/L的PAC, 混凝后微滤，不同PAM用量下的废水处理结果见图3。
图3 PAM用量对废水处理效果的影响
由图3可知，随着PAM投加量的增加，浊度、色度去除率也相应提高，当PAM的投加量为30mg/L时，浊度去除率最大达到94%，色度去除率也达到82%；继续增加PAM的用量时，浊度去除率呈下降趋势，脱色率也缓慢下降。所以确定PAM最佳投加量为30mg/L。
PAM作为一种助凝剂对絮凝时间和絮凝效果均有很大作用，但PAM投加量不能过大。这是因为PAM作为沉降助凝剂，同PAC带电荷胶体粒子结合能迅速产生絮凝作用，同时也增加形成粒子的聚集作用，使形成的聚集体紧密和坚固，从而提高粒子的沉降速度，最后形成浊度和色度较小的上层清液。但不断增加PAM时，会形成稍大的絮凝团，影响反应体系的匀度，助凝沉降作用反而被减弱，从而导致浊度和色度去除率的下降。
在固定pH=6.5和聚丙烯酰胺(PAM)30mg/L的条件下，加入不同量PAC进行混凝-微滤试验，其结果见图4。
图4 PAC用量对废水处理效果的影响
从图4可知，随着PAC投入量的增加。絮凝效果越来越好，PAC的加入量为200mg/L时，浊度去除率和脱色率达最高，分别为93％和83%。当用量超过200mg/L时，处理效果出现下降趋势，因PAC浓度过高（即投加量过多），形成的胶体本身带有的正电荷会产生排斥力，降低了絮凝效果。
另外，对比单独使用絮凝剂和复配絮凝剂结果可知，使用复配絮凝剂可明显降低絮凝剂的总耗量，药剂总耗量可下降30％以上。单独使用PAC需300mg/L才能达到最佳效果，复配时仅需200mg/L就能达到最佳效果。复配用药比单独用药效果好，浊度与色度去除率分别超过90％和80%，说明两者相容性好，复配使用时协同净水效果明显。
2.3 pH值对处理效果的影响
固定混凝剂PAC的投加量为200mg/L，助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）为30mg/L，以不同pH值进行混凝-微滤试验，考察了pH值对废水处理效果的影响，试验结果见图5。
图5 pH值对废水处理效果的影响
由图5可知，pH值6～8时，对剩余氨水浊度和色度的去除效果较好，特别是pH值在7左右时，浊度的去除率达到96％，脱色率高达86%。因此，试验中最佳的pH值为7左右。pH值的波动对废水处理的效果影响很大，实际工艺中若采用混凝方法应严格控制pH值，使其处于絮凝剂最佳的pH值区间内。
3 结论
1)试验表明，混凝-微滤工艺处理焦化剩余氨水时，最佳反应条件是PAC和PAM投加量分别为200mg/L和30mg/L，废水溶液pH值为6～8，浊度和色度去除率最高分别达到96％和86%。该法对焦化剩余氨水废水有很好的处理效果。
2) 混凝-微滤反应速度快，操作简单易控制，具有其他处理方法不可替代的优势，经济且高效，特别是对含有毒有害成分较多且浓度较高的焦化废水的处理有较强的可行性。
3) 混凝-微滤处理后，色度和浊度大幅度下降，剩余氨水的污染物质含量减少，处理后废水呈浅色澄清，可以大大减轻深度处理的负担。
