CN108585156B - 一种去除煤气化含酚废水中cod的絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种去除煤气化含酚废水中cod的絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂及其制备方法。本发明絮凝剂由醛基类物质、聚烷基醚类物质、无机絮凝剂、反应引发剂在温度20‑70℃，反应时间0.5‑4小时条件下合成；反应组分按重量比为：醛基类物质15‑40％、聚烷基醚类物质25‑45％、无机絮凝剂20‑50％、反应引发剂3‑5％、余量为去离子水。该絮凝剂沉降速度快；较传统的聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铁PFS等絮凝剂的絮凝效果好，用量少，且无毒害性。煤气化含酚废水经投加本发明絮凝剂后无需再进行深度处理即可达标直接排放标准。

Description

一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明技术领域是煤气化含酚废水中COD的去除，具体是一种去除煤气化含酚废水中 COD的絮凝剂的制备方法。
背景技术
煤气化含酚废水中所含污染物成分比较复杂，除了无机污染物铵盐、硫化物、氰化物、氟化物等，还含有大量有机污染物除酚类化合物，另外还包括脂肪族化合物、多环芳烃和含氮、硫、氧的杂环类化合物。酚类化合物主要有苯酚、甲酚、二甲酚及其同系物等，多环芳烃包括萘、蒽、菲、α-苯并芘等，杂环化合物包括吡啶、喹啉、吲哚、氮杂联苯等。该类废水中的有机物主要是酚类化合物和苯类化合物，由于其特殊的环状分子结构，其分子的芳香环较为稳定，并且酚类化合物在氧气等多种氧化剂的作用下，羟基基团较易被取代从而转化为醌类等显棕色的化合物。在现有的污水处理工艺中，煤气化含酚废水中的有机物不能在污水处理***中完全去除掉，经生化处理后残余有机物浓度也远远超过排放标准，不能直接排放，只能进一步深度处理。
目前，很多煤气化含酚废水的处理都以生化为主，然后辅以后段深度处理达到排放或回用，如神华集团、兖矿集团、峰煤集团等众多的煤化工企业，煤气化含酚废水处理大部分采用如下工艺流程：
预处理***→生化处理***→絮凝沉降→深度处理→排放或回用
煤气化含酚废水经生化处理***处理后的出水通常是投加聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铁 PFS等絮凝剂进行絮凝沉降处理，但是处理效果都不理想，无法直接达到排放或者是回用要求，必须通过催化氧化或膜分离等其他工艺途径作为深度处理将其绝大部分去除，以满足排放或回用要求；但是无论催化氧化或膜分离的工艺，固定投资数额均较为巨大，并且运行和设备维护成本均较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种明显优于常规絮凝剂聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铁PFS的去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂，以有效去除煤气化含酚废水原水或生化处理后出水COD，达到直接排放标准。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂，由如下方法制备得到：将活性反应物醛基类物质和聚烷基醚类物质置于反应容器中，搅拌直至混合调配均匀，控制温度至20-70℃保温 0.5-4小时，获得第一反应组分；将无机絮凝剂完全溶于去离子水中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀；匀速加入反应引发剂，投加时间为15-30分钟；维持温度在20-70℃，保温 0.5-4小时；当反应完全后，停止保温，并自然冷却至室温，然后通过过滤即得到产品；
其中，醛基类物质、聚烷基醚类物质、无机絮凝剂、反应引发剂的重量百分比配比为：
Figure GDA0001691181910000021
所述的无机絮凝剂为固体硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁、三氯化铁、三氯化铝、聚合氯化铝中的一种或多种；固体无机絮凝剂粒度为20至200目之间。
本发明上述技术方案中所述的醛基类物质优选为葡萄糖、甲醛、乙醛、戊二醛中一种或多种；优选同时含有醛基及羟基基团的葡萄糖，并且葡萄糖在市场上价廉易得，作为工业上的生产原料具有较大的优势。
本发明所述的聚烷基醚类物质优选为聚二氯乙基醚四甲基乙二胺、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷二胺、聚环氧乙烷中的一种或多种。
本发明所述的反应引发剂优选为氧化剂，包含H2O2、过硫酸铵、过硫酸钠、硫代硫酸钠、过硫酸钾、次氯酸钠、氯酸钠、高氯酸钠、高锰酸钾中的一种或多种。
本发明还进一步提供了一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂的制备方法，包括：将活性反应物醛基类物质和聚烷基醚类物质置于反应容器中，搅拌直至混合调配均匀，控制温度至20-70℃保温0.5-4小时，获得第一反应组分；将无机絮凝剂完全溶于去离子水中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀；匀速加入反应引发剂，投加时间为15-30分钟；维持温度在20-70℃，保温0.5-4小时；当反应完全后，停止保温，并自然冷却至室温，然后通过过滤器过滤提纯后灌装即得到产品。
本发明提供一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂应用方法，向待处理煤气化含酚废水加入本发明所述的絮凝剂，正常投加浓度为300-3000mg/L。
本发明所述的絮凝剂特别适应的煤气化含酚废水是经过生化处理，COD浓度在250至2000mg/L之间的煤气化含酚废水。
该絮凝剂与常用的传统絮凝剂相比的创新是整个絮凝沉降反应分两步进行：第一步是本发明絮凝剂中含有的醛基类物质成分与煤气化含酚废水中的酚类有机物以及其他含羟基的有机物发生酚醛缩聚反应，生成较大的带电荷基团分子；第二步的反应机理与传统絮凝剂相同，絮凝剂中的无机成分与第一步生成的带电荷基团分子以及其他有机物成分发生反应，产生压缩双电层效应，再通过卷扫(网捕)絮凝原理，发生架桥、共沉降作用，从而使废水中的有机物成分失去稳定性，并相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花；当絮凝体凝聚到一定体积后即在重力作用下脱离水相形成沉淀。该絮凝反应与传统的絮凝反应相比，由于第一步的反应过程，可更有针对性的多去除溶解性的含酚类有机物质，从而达到更有效的去除COD的效果。
该絮凝剂可用于煤气化含酚废水生化处理后出水的絮凝沉降处理，将其应用至生化处理后段的絮凝沉降工艺中替代聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铁PFS等絮凝剂使用，可去除绝大部分生化处理后残留的COD，无需再采用后段的深度处理工艺，直接将煤气化含酚废水处理至达标排放要求，从而节约了大量的投资费用和处理费用。
具体实施方式
以下为结合具体实施例对本发明技术方案和技术特征进行进一步描述，但所举出的实施例仅用于解释本发明，不限定本发明的范围。
试验水样：取自邯郸某煤化企业、山西某煤化企业、云南某煤化企业，水质COD指标如下：
表1试验水质
试验水质 原水COD(mg/L) 水样来源
1#煤气化含酚废水 450 邯郸某煤化企业
2#煤气化含酚废水 640 山西某煤化企业
3#煤气化含酚废水 870 云南某煤化企业
实施过程：
首先，采用正交试验的方法，针对1、2、3#试验煤气化含酚废水的不同特点，通过试验筛选出本发明所述絮凝剂所用各反应组分的最佳比例以及最佳投加浓度，然后对比使用效果。
同时也采用传统絮凝剂聚合氯化铝PAC及聚合硫酸铁PFS采用同样正交试验方法筛选出最佳使用浓度，然后与本发明絮凝剂的使用效果做以平行比较，用以判断本发明絮凝剂与传统絮凝剂的效果优劣。(其中：所选用的聚合氯化铝PAC是三氧化二铝含量为大于29％，盐基度为40-90的优级品。聚合硫酸铁PFS是全铁含量大于19％的优级品。两者全部为固体产品。)
絮凝剂投加方法：将实验所用的絮凝剂投加至煤气化含酚废水后充分搅拌直至均匀混合，静置2小时以上，取上清液为试验处理后的水质进行检测。
具体的试验数据如下：
实施例1
取25克葡萄糖和20克聚环氧乙烷混合至反应烧瓶中，搅拌直至混合调配均匀。然后控制温度至50±2℃，保温2小时；获得第一反应组分。
将20克硫酸亚铁溶解在30克去离子水中搅拌均匀中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀，然后匀速加入5克H2O2，投加时间为30分钟，维持温度在45±2℃，保温时间4小时，待反应完全后冷却，过滤后得到成品。
将实施例1所制得成品按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
实施例2
取15克葡萄糖和30克聚环氧乙烷混合至反应烧瓶中，搅拌直至混合调配均匀。然后控制温度至50±2℃，保温2小时；获得第一反应组分。
将20克硫酸亚铁溶解在30克去离子水中搅拌均匀中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀，然后匀速加入5克H2O2，投加时间为30分钟，维持温度在60±2℃，保温时间2小时，待反应完全后冷却，过滤后得到成品。
将实施例2所制得成品按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
实施例3
取35克葡萄糖和10克聚环氧乙烷混合至反应烧瓶中，搅拌直至混合调配均匀。然后控制温度至50±2℃，保温2小时；获得第一反应组分。
将20克硫酸亚铁溶解在30克去离子水中搅拌均匀中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀，然后匀速加入5克H2O2，投加时间为30分钟，维持温度在55±2℃，保温时间3小时，待反应完全后冷却，过滤后得到成品。
将实施例3所制得成品按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
实施例4
取20克葡萄糖和15克聚环氧乙烷混合至反应烧瓶中，搅拌直至混合调配均匀。然后控制温度至50±2℃，保温2小时；获得第一反应组分。
将30克硫酸亚铁溶解在30克去离子水中搅拌均匀中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀，然后匀速加入5克H2O2，投加时间为30分钟，维持温度在50±2℃，保温时间3小时，待反应完全后冷却，过滤得到成品。
将实施例4所制得成品按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
实施例5
取15克葡萄糖和20克聚环氧乙烷混合至反应烧瓶中，搅拌直至混合调配均匀。然后控制温度至50±2℃，保温2小时；获得第一反应组分。
将30克硫酸亚铁溶解在30克去离子水中搅拌均匀中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀，然后匀速加入5克H2O2，投加时间为30分钟，维持温度在45±2℃，保温时间4小时，待反应完全后冷却过滤得到成品；
将实施例5所制得成品按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
比较例1
取50克聚合氯化铝PAC，加水完全溶解后，稀释至500克，制得10％水溶液。
将比较例1所得水溶液按所需试验纯品比例折算浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
比较例2
取50克聚合硫酸铁PFS，加水完全溶解后，稀释至500克，制得10％水溶液，按所需试验浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
将比较例2所得水溶液按所需试验纯品比例折算浓度投加至所需要处理的煤气化含酚废水中。
表2 1#含酚废水投加絮凝剂后COD去除结果
最佳投加浓度(mg/L) 原水COD(mg/L) 处理后COD(mg/L)
实施例1 750 450 28
实施例2 850 450 41
实施例3 800 450 35
实施例4 900 450 39
实施例5 800 450 34
比较例1 1700 450 165
比较例2 1300 450 118
表3 2#含酚废水投加絮凝剂后COD去除结果
最佳投加浓度(mg/L) 原水COD(mg/L) 处理后COD(mg/L)
实施例1 1200 640 49
实施例2 1100 640 58
实施例3 1250 640 42
实施例4 1050 640 49
实施例5 1300 640 32
比较例1 2300 640 202
比较例2 1800 640 167
表4 3#含酚废水投加絮凝剂后COD去除结果
最佳投加浓度(mg/L) 原水COD(mg/L) 处理后COD(mg/L)
实施例1 1800 870 49
实施例2 1900 870 58
实施例3 2150 870 42
实施例4 1600 870 49
实施例5 1800 870 32
比较例1 3500 870 332
比较例2 3200 870 255
从表2-4中数据可以看出，采用实施例1-5中本发明提供的絮凝剂投加至1-3#煤气化含酚废水中处理后，出水COD均小于60mg/L,可达到综合废水一级排放标准；并且使用浓度和处理效果也均大大的优于传统的絮凝剂聚合氯化铝PAC和聚合硫酸铁PFS。
上述实施例仅为举例说明有代表性试验数据，并不用于限制本发明；但是，对比不同的实施例处理效果来看，本发明中不同组分比例合成的絮凝剂实施例对处理不同类型的煤气化含酚废水仍有一定的效果差别，所以研究本领域的科研或技术人员可以通过本发明提供的不同反应组分以及反应条件，调整不同的配比来实现本发明，从而使本发明适应更多的煤气化含酚废水水质，达到更有效率的去除煤气化含酚废水中COD的目的。

Claims (5)

1.一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂，其特征在于，所述的絮凝剂由如下方法制备得到：将活性反应物醛基类物质和聚烷基醚类物质置于反应容器中，搅拌直至混合调配均匀，控制温度至20-70℃保温0.5-4小时，获得第一反应组分；将无机絮凝剂完全溶于去离子水中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀；匀速加入反应引发剂，投加时间为15-30分钟；维持温度在20-70℃，保温0.5-4小时；当反应完全后，停止保温，并自然冷却至室温，然后通过过滤即得到产品；
其中，醛基类物质、聚烷基醚类物质、无机絮凝剂、反应引发剂的重量百分比配比为：
醛基类物质 15-40%
聚烷基醚类物质 25-30%
无机絮凝剂 20-50%
反应引发剂 3-5%
去离子水 余量
所述的醛基类物质为葡萄糖、甲醛、乙醛、戊二醛中一种或多种；所述的聚烷基醚类物质为聚二氯乙基醚四甲基乙二胺、聚环氧乙烷二胺、聚环氧丙烷二胺、聚环氧乙烷中的一种或多种；所述的无机絮凝剂为固体硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁、三氯化铁、三氯化铝、聚合氯化铝中的一种或多种；无机絮凝剂粒度为20至200目之间。
2.根据权利要求1所述的一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂，其特征在于，所述的反应引发剂为H2O2、过硫酸铵、过硫酸钠、硫代硫酸钠、过硫酸钾、次氯酸钠、氯酸钠、高氯酸钠、高锰酸钾中的一种或多种。
3.一种权利要求1所述的去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括：将活性反应物醛基类物质和聚烷基醚类物质置于反应容器中，搅拌直至混合调配均匀，控制温度至20-70℃保温0.5-4小时，获得第一反应组分；将无机絮凝剂完全溶于去离子水中后投加至第一反应组分中，搅拌均匀；匀速加入反应引发剂，投加时间为15-30分钟；维持温度在20-70℃，保温0.5-4小时；当反应完全后，停止保温，并自然冷却至室温，然后通过过滤即得到产品。
4.一种去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂的应用方法，其特征是在于向待处理煤气化含酚废水加入权利要求1-2任一所述的去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂，投加浓度为300-3000mg/L。
5.根据权利要求4所述的去除煤气化含酚废水中COD的絮凝剂的应用方法，其特征在于，所述的煤气化含酚废水为经过生化处理，COD浓度在250至2000mg/L之间的煤气化含酚废水。
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