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聚氯化铝、聚丙烯酰胺在铍铜污水动态处理中的应用研究

发布时间:2019-09-30 已被浏览:175 次
    要:

采用聚氯化铝和PAM对铍铜生产线污水进行沉降后,再通过斜板澄清器动态去除铍和铜。结果表明,在pH为9.0的情况下,以200~250 L/h流量投入聚氯化铝,聚氯化铝投加量为50 mg/L,再以150~200 L/h流量投入PAM,PAM投加量为2 mg/L,处理后的污水以30m3/h流量通过斜板澄清器,再通过连续过滤装置,可一次性同时去除铍铜生产线污水中Be2+和Cu2+。该方法处理后污水中的Be2+<5μg/L、Cu2+<2 mg/L,符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》排放要求。

铍铜作为优良的耐疲劳高弹性导电材料广泛应用于汽车、电子电气、模具等工业部门,随着行业的发展,其应用需求量也越来越大。铍铜生产污水在铍工业污染中都占有很大的比例。由于铍及其化合物可致急、慢性铍病,并可能存在致癌性以及遗传毒性 ,有关含铍污水的处理方案也一直被学者研究和重视。而铍铜污水处理工艺过程中,原水中Cu2+质量浓度约为Be2+的50~100倍,采用传统的含铍污水处理工艺将铍铜同时去除,难以达到理想效果。

笔者研究了一种同时去除铍铜生产线污水中Be2+、Cu2+的方法,即在一定的pH调控下,使污水中Be2+、Cu2+处于较理想的沉淀状态,加入一定量的聚合氯化铝(聚氯化铝)絮凝沉降铍和铜的氢氧化物,然后投入适量聚丙烯酰胺(PAM)增强絮凝效果,通过斜板澄清器装置使沉降物与污水有效分离。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

iCAP6300型全谱直读等离子体发射光谱仪,美国Thermo Fisher公司;UV-2800型紫外可见分光光度计,尤尼柯上海仪器有限公司;HUB-ZK型双耐离心式污水泵,上海海洋水泵厂;中和污水槽;高位溢流槽;中间水槽;石英砂过滤器(30 m3/h);纤维球过滤器(30 m3/h);OE-P200型自动加酸装置,上海殴仁;斜板澄清器(斜板尺寸1 000×2 000 mm,两组50 mm×2块,不锈钢316L,板间距60 mm,板倾角60°,容量30 m3),斜板澄清器示意见图1。

图1 斜板澄清器示意

图1 斜板澄清器示意 

 

1.2 材料与试剂

水样为宁夏某铍铜公司日常产生的污水,pH为4.0~7.0,Be2+为500~800μg/L,Cu2+为40~60 mg/L,污水中不含乳化切屑液。

实验材料:石英砂(0.5~16 mm),涤纶纤维球(D50 mm)。

实验试剂:15%氢氧化钠溶液,内蒙君正化工能源有限公司;5%聚氯化铝溶液,巩义宏源净水材料有限公司;0.2%PAM溶液,日本MT奥科高分子株式会社。配制过程中需开启搅拌电机,并缓慢加入固体试剂,搅拌至溶解完全。

1.3 实验方法

以双耐离心式污水泵将铍铜生产工艺产生的污水提升至中和污水槽,控制流量为30 m3/h,于管道中加入氢氧化钠溶液,调节pH为9.0;再用双耐离心式污水泵将中和槽中的污水提升至高位溢流槽中,以一定流速在管道投入聚氯化铝,在高位溢流槽进口处以一定流速投入PAM。高位溢流槽出水流入斜板澄清器中,控制流量为30 m3/h。斜板澄清器上方的清水流向中间水槽,下层污泥达到一定泥位用泥泵打到泥槽中通过离心机脱干,运输到规定的渣库。中间水槽中的污水通过石英砂过滤器初步过滤后通过纤维球过滤器再次过滤,彻底去除沉降物残留,纤维球过滤器出水即可进入清水池中待检。若清水池溶液p H>9.0,则用自动加酸装置调节使其pH≤9.0。

用全谱直读等离子体发射光谱仪检测清水池中Cu2+的质量浓度,紫外可见分光光度计检测清水池中Be2+的质量浓度。当Cu2+和Be2+都能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》(Be2+<5μg/L、Cu2+<2 mg/L)后排放,未能达到排放标准则返回到原污水池中重新处理。

2 结果与讨论

2.1 pH对Be2+和Cu2+絮凝效果影响

原水pH为6.5,Be2+为770μg/L,Cu2+为49 mg/L。据原水量依次投入聚氯化铝及PAM,使聚氯化铝、PAM投加量分别为500、20 mg/L。调节不同pH,检测原水沉降1 h后上清液的Be2+、Cu2+,结果见图2。

图2 pH对絮凝效果的影响

图2 pH对絮凝效果的影响  

 

由图2可知,在pH为9.0时,Be2+和Cu2+都能达到较为满意的絮凝效果。

2.2 聚氯化铝和PAM投加量的确定

原水pH为6.1,Be2+为720μg/L,Cu2+为41 mg/L。调节原水pH为9.0,考察不同聚氯化铝投加量对絮凝效果的影响,结果见图3。

图3 PAC投加量对絮凝效果影响

图3 聚氯化铝投加量对絮凝效果影响  

 

由图3可知,聚氯化铝投加量为500 mg/L时,Be2+去除率达到最佳效果,Cu2+去除率虽需在聚氯化铝投加量为750 mg/L时达到最佳,但聚氯化铝投加量为500~750mg/L时变化趋势不明显,考虑到经济因素,聚氯化铝投加量选为500 mg/L。

PAM对金属阳离子有较强的吸附能力,PAM与聚氯化铝组合在污水处理方面更具效率,而得到广泛的关注与应用 [6]。实验原水pH为6.1,Be2+为720μg/L,Cu2+为41 mg/L。调节原水pH为9.0,聚氯化铝投加量为500 mg/L,考察PAM投加量对聚氯化铝、PAM组合絮凝效果的影响,结果见图4。

图4 PAM投加量对PAC、PAM组合絮凝效果的影响

图4 PAM投加量对聚氯化铝、PAM组合絮凝效果的影响  

 

由图4可知,聚氯化铝、PAM组合中,PAM投加量为20 mg/L,Be2+去除率达到最佳效果,Cu2+去除率虽在PAM投加量为30 mg/L时达到最佳,但PAM投加量为20~30 mg/L变化趋势不明显,从经济因素方面考虑,PAM投加量选为20 mg/L。

2.3 聚氯化铝和PAM加入流量的确定

日常流量为25m3/h的原水中,pH为6.5,Be2+为740μg/L,Cu2+为43 mg/L。调节原水pH为9.0,考察不同聚氯化铝流量对聚氯化铝絮凝效果的影响,结果表明,聚氯化铝流量为200 L/h时,Be2+、Cu2+去除效果最佳;聚氯化铝流量为200~250 L/h时,Be2+、Cu2+去除率变化趋势均不明显,结合工作效率,聚氯化铝的流量选择为200~250 L/h。

日常流量为25 m3/h的原水中,pH为6.5,Be2+为740μg/L,Cu2+为43 mg/L。调节原水pH为9.0,先以200 L/h投入聚氯化铝,再分别以不同流量加入PAM进行沉降试验,考察不同流量的PAM对聚氯化铝、PAM组合的絮凝效果影响,结果表明,聚氯化铝、PAM组合中,PAM流量为150 L/h时,Cu2+去除率最高;PAM流量为200 L/h时,Be2+去除率最高,且PAM流量为150~200 L/h时,Be2+和Cu2+去除率变化趋势都较为平缓,同时考虑Be2+、Cu2+去除效果及工作效率,选择PAM流量为150~200 L/h。

2.4 斜板澄清器流量实验

高位溢流槽中的污水流经斜板澄清器,可让沉降物与污水更具效率地分离,且达到动态处理效果。考察斜板澄清器的流量对污水处理效果的影响,结果表明,斜板澄清器污水流量为10~30 m3/h时,都能达到比较满意的净化分离结果。考虑到实际工作效率,选择斜板澄清器污水流量为30 m3/h。

2.5 工艺处理污水直排率

随机采集某月铍铜污水生产线经聚氯化铝、PAM组合工艺处理后的污水检测数据,结果见表1。

表1 铍铜生产线某月污水检测数据     

表1 铍铜生产线某月污水检测数据

由表1中的数据计算月直排率(月污水合格直排次数/月污水处理总次数×100%),为91.67%。

3 结论

运用聚氯化铝和PAM强化絮凝,同时去除污水中的Be2+和Cu2+。在pH为9.0条件下,以200~250 L/h的流量投加500 mg/L的聚氯化铝,再以150~200 L/h流量投加20 mg/L的PAM,经斜板澄清器增强净化效率,Be2+和Cu2+去除率均可达99%以上,且污水月直排率可达91%以上。该工艺方法稳定可靠,经济实用,为铍铜生产线污水处理提供了解决方案。

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