复合混凝剂处理石油化工二级出水的研究应用.doc
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1、 本科毕业设计(论文)学生姓名: 张震 学 号: 所在学院: 生物与制药工程学院 专 业: 生物技术 设计(论文)题目:复合混凝剂解决石油化工二级出水研究指引教师: 陈英文 副专家 6 月 2日复合混凝剂解决石油化工二级出水研究摘要本文考察了不同混凝剂对石油化工生化出水混凝效果,并针对不同混凝剂特性复配,对复配组分种类、加量、pH、混凝剂总加量进行了研究。成果表白,复合混凝剂PAFS+FS+PAM 比单独混凝剂解决效果有明显提高,该体系最佳混凝条件为pH7.0、m(FS)m(PAFS)3:7(总加量保持200 mg/L)、沉降时间约为0.5h。在此条件下COD去除率达51.3% ,TOC 去除
2、率高达31%,水质达到污水综合排放原则一级原则(GB 89781996);在PAFS和FS复配基本上加入200mg/L污水高岭土,COD去除率可达60%。核心词:石油化工二级出水 混凝 复合混凝剂Research of the secondary effluent of petrochemical treatment using complex coagulantAbstractThis text inspect the coagulation effect of petrochemical effluent using different coagulants.According to th
3、e characteristic of different coagulations,they can be mixed. The kind,increased amount,pH and the total amount of coagulant have been studyed.It is indicated that the coagulative result of the complex coagulant is extraordinary better than independent coagulation. The complex coagulant is PAFS+FS+P
4、AM.The optimal coagulative condition of the system is that pH=5,m(FS):m(PAFS)3:7(the total increased amount is 200mg/L ) and the settlement time is 0.5h.In this condition,the COD removal can reach 51.3% and the TOC removal can reach 31%.The effluent quality can meet the requirements of the Firstclas
5、s Standard of Integrated Wastewater Discharge Standards(GB 89781996).COD removal can reach 60% with adding 200mg/L Kaolin on the base of the complex of PAFS and FS. Key words:petrochemical secondary effluent;coagulation;complex coagulant目录摘要- -Abstract- -第一章 文章综述- 1 -1.1 问题提出- 1 -1.2 石油化工出水特点及解决办法-
6、1 -1.3 混凝应用现状- 1 -1.4 混凝机理- 1 -1.5 混凝剂研究现状- 2 -1.6 混凝剂种类- 2 -1.6.1 无机高分子混凝剂- 2 -1.6.2 有机高分子混凝剂- 2 -1.6.3 无机复合型混凝剂- 3 -1.6.4 无机-有机复合型絮凝剂- 3 -1.7 混凝过程中存在问题- 3 -第二章 实验某些- 4 -2.1实验材料与办法- 4 -2.1.1 水质- 4 -2.1.2 实验仪器与试剂- 4 -2.2 实验环节- 4 -2.2.1混凝环节- 4 -2.2.2重铬酸钾法测COD值环节:- 4 -2.2.3测TOC环节:- 4 -2.3不同种类混凝剂效果对比-
7、5 -2.4 PAFS和FS不同复配比例对混凝效果影响- 6 -2.5不同pH对混凝效果影响- 6 -2.6不同混凝剂总加量对混凝效果影响- 6 -2.7无机天然混凝剂与PAFS和FS三者复配对混凝效果影响- 6 -第三章实验成果与讨论- 7 -3.1不同种类混凝剂效果对比- 7 -3.2 PAFS和FS不同复配比例对混凝效果影响- 8 -3.3不同pH对混凝效果影响- 9 -3.4不同混凝剂总加量对混凝效果影响- 10 -3.5 无机天然混凝剂与PAFS和FS三者复配对混凝效果影响- 11 -3.6 放大实验- 12 -3.7 工厂中试实验- 13 -3.8 药剂成本核算- 14 -第四章结
8、论与展望- 15 -4.1 结论- 15 -4.2 展望- 15 -参照文献- 16 -道谢- 18 -第一章 文章综述1.1 问题提出随着国内当代化、工业化加速,工业领域用水量增速更快。石油化工行业作为用水大户,每天需水量及产生废水水量巨大,其用水量及有机污染物排放量增减不但对本公司综合经济效益产生重大影响,并且对解决所在地区缺水矛盾、改进地表水环境状况有举足轻重作用。从提高公司经济效益角度看,废水经深度解决后回用于生产,已成为公司提高效益、清洁生产、节能降耗以及减少环境污染大趋势。1.2 石油化工出水特点及解决办法水质成分十分复杂,重要包括烯烃、芳烃、酯类、乙二醇、丁辛醇、丙烯酸、甲酸、丙
9、酸、甲胺、苯、混二甲苯和PTA等有机物。当前针对石油化工生化出水惯用解决办法有微滤、活性炭过滤、反渗入、混凝、生物滤池等物化法以及各种工艺组合办法,而混凝法作为其中一种最基本、最便宜水体净化办法,被广泛地应用于各类化工及污水解决厂深度解决中。11.3 混凝应用现状混凝过程是当代都市给水和工业废水解决工艺中核心环节之一, 它既可以去除原水浊度和色度等感官指标,又可以去除各种有毒有害污染物;可以自成独立解决系统,又可以与其他单元过程组合,用于预解决、中间解决和终解决过程。在废水污染解决中,作为一项投资少、操作简便又可以有效大面积控制和减少废水污染、保护环境有效手段,混凝技术深人发展和推广应用将在这
10、一问题解决上扮演重要角色,产生良好社会效益和经济效益。1.4 混凝机理微粒凝结现象凝聚和絮凝总称为混凝。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒互相黏结过程;脱稳胶粒互相聚结,称为凝聚。混凝则涉及凝聚与絮凝两种过程。把能起凝聚与絮凝作用药剂统称为混凝剂。混凝机理2:(1)双电层压缩机理:当向溶液中投入电解质,使溶液中离子浓度增高,则扩散层厚度将减小。当两个胶粒互相接近时,由于扩散层厚度减小,电位减少,因而它们互相排斥力就减小了,胶粒得以迅速凝聚。(2)吸附电中和作用机理:吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷某些有强烈吸附作用,由于这种吸附作用中和了它某些电荷,减少了静电斥力,因而容易与其她颗粒
11、接近而互相吸附。(3)吸附架桥作用原理:吸附架桥作用重要是指高分子物质与胶粒互相吸附,但胶粒与胶粒自身并不直接接触,而使胶粒凝聚为大絮凝体。(4)沉淀物网捕机理:当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂,投加量大得足以迅速形成金属氧化物或金属碳酸盐沉淀物时,水中胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物带正电荷时,沉淀速度可因溶液中存在阳离子而加快,此外,水中胶粒自身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成核心,因此混凝剂最佳投加量与被除去物质浓度成反比,即胶粒越多,金属混凝剂投加量越少。1.5 混凝剂研究现状国内水解决混凝剂重要用矿物原料直接生产混凝剂,重要产品为固体,有效成分溶出率不高,液体产品含水
12、率较高,因而资源和能源消耗较大。3当前,混凝剂在石油化工出水中研究不多,特别是复合混凝剂应用更少。1.6 混凝剂种类混凝剂是指可以加速水中胶体微粒凝聚和絮凝成大颗粒物质,惯用混凝剂有无机型(无机低分子型和无机高分子型)、有机高分子型(改性高分子、合成高分子)、复合型(无机-无机、无机-有机)。41.6.1 无机高分子混凝剂Jiang Jia-Qian等5在实验室制备了聚合硫酸铝铁( PAFS)和聚合硫酸铁( PFS),并与老式无机混凝剂硫酸铁(FS)和硫酸铝(AS)进行了对比,成果表白无机高分子聚合物6对藻类、有机物及浊度去除率远远优于老式混凝剂。1.6.2 有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂由
13、于分子上链节与水中胶体微粒有极强吸附作用,絮凝效果优秀。当前使用有机高分子混凝剂重要有合成和改性两种类型。 合成高分子混凝剂在合成有机高分子混凝剂中,聚丙烯酰胺(PAM)7应用最广。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型,其分子质量为(50600)104 u。张德慧、许易安8以二甲胺、氯丙烯等为原料合成了二甲基二烯丙基氯化铵(DM-DAAC),再与丙烯酰胺(AM)共聚生成阳离子型共聚物,配合PAC使用(50mg/l PAC+2mg/l共聚物)对南阳油田魏岗联合站污水絮凝效果优于100mg/l PAC 单一效果。 改性高分子混凝剂改性高分子混凝剂按其原料来源不同,大体可分为淀粉衍生物9、纤维素
14、衍生物、植物胶改性产物、多聚糖类及蛋白质类改性产物等。1.6.3 无机复合型混凝剂当前无机复合型混凝剂大体可归纳为:金属离子(Al3+ 、Fe3+ 、Ca2+ 、Mg2+ 等)复合型,酸根复合型,以及上述两类之综合。中科院生态环境研究中心田宝珍等10用PAC和FeCl3制备了铝铁共聚复合絮凝剂11,并用Ferron逐时络合比色法研究了其中Fe3+形态组分分布规律,指出其与FeCl3及单纯聚铁(PFC)溶液不同,确系形成了一种新铁铝共聚物,其混凝效果优于PAC和FeCl3。山东工业大学李玉江等12以粉煤灰重要原料研制了铁铝复合型混凝剂PAFS,用于济南炼油厂炼油废水解决,相似实验条件下与PAC和
15、PFS比较,反映速度快,去污率高,COD去除率78% ,提高15% 左右,除油率提高12.4%-13.5% ,达95.7% ,且具备较强破乳性能;用于污泥脱水,具备滤液澄清度高(透光率达98%) 等特点,效果明显优于PAC和PFS。1.6.4 无机-有机复合型絮凝剂无机高分子混凝剂对各种复杂成分水解决合用性强,但生成絮体小,且投药量大、生成污泥量大;相比之下,有机高分子絮凝剂用量少,絮凝速度快,生成污泥量少;并且有机高分子絮凝剂可带-COO-、-NH-、-OH等亲水基团,可具链状、环状等各种构造,利于污染物进入絮体,脱色性好。解韫青等13研制了一种高效混凝剂、成分为PAC+ PAM + 亚羟基
16、二胺。王启山14用硫酸铝+碱式氯化铝+石灰+聚丙烯酰胺解决油田助剂厂废水,色度去除率98%。1.7 混凝过程中存在问题混凝过程中影响因素诸多,例如:混凝剂选取、混凝剂加量、混凝搅拌速度与时间、pH和温度等。当前,复合混凝剂解决效果已经得到大某些研究者必定,只是不同复合混凝剂在不同水解决中有不同效果,因此,对于复合混凝剂选取需要更多摸索,来适应人们需求。此外,单一混凝剂使用效果不甚抱负,对混凝协同效应研究几乎是一片空白。第二章 实验某些2.1实验材料与办法2.1.1 水质实验用水为南京市扬子石油化工厂A/O 生化解决后出水。该出水水质较为稳定,呈浅黄色,有淡淡汽油味。水质成分十分复杂,重要包括烯
17、烃、芳烃、酯类、乙二醇、丁辛醇、丙烯酸、甲酸、丙酸、甲胺、苯、混二甲苯和PTA等有机物。2.1.2 实验仪器与试剂实验仪器:TOC 测定仪(日本岛津株式会社);搅拌器(金坛市医疗仪器厂)。实验试剂:Fe2(SO4)3(FS)、FeCl3(FC)、Al2(SO4)3(AS),以上试剂为分析纯;聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)、高岭土,以上为试剂工业级。2.2 实验环节2.2.1混凝环节取水样500ml,加入适量混凝剂,调节不同pH,迅速搅拌2-3min,加入3滴0.25g/LPAM,继续迅速搅拌1min,
18、然后再慢速搅拌10min,将搅拌后溶液沉淀20-30min左右,观测各种混凝剂沉降时间,测定其COD、TOC和电导率等数据,并记录实验现象与数据。2.2.2重铬酸钾法测COD值17环节:1) 取0.2gHgSO4,加入几粒沸石;2) 向锥形瓶中加10ml上清液(润洗);3) 加入5mlKCrO4、15mlH2SO4Ag2SO4(回流顶加入);4) 通冷凝水,调节V=220U,沸腾后调至170-175V;5) 回流1h后,加入40ml水(慢),让其冷却至室温;6) 加三滴试亚铁灵(13啰菲啉)批示剂,用硫酸亚铁铵滴定。2.2.3测TOC环节:开机前检查:1) 保证仪器左边2mol/L盐酸和双蒸水
19、瓶里德溶液不能为空。2) 保证仪器里面双蒸水瓶接近外面溶液要在两条线以内,里面溶液不能空。3) 保证排废液管子不要被废液水封,即不能沉没在水中。开机:1) 开氧气瓶,保证氧气瓶出口压力在0.4Mpa,流量计在130,压力在200。2) 按“power”键,仪器启动。3) 按“Background monitor”,显示基线状况,等温度升到680,基线走平稳时,READY灯会亮起,可以开始测定。原则曲线:1) 按【CAL】进入“calibration setting”,在“#:”:输入原则曲线保存数字代码。2) 选“TC”浮现程序栏:Point-1:第一种点,按左箭头,出来Point-2,依次类
20、推;STD CONC:为已知溶液浓度;INJ#:平行次数;(标注曲线要平行2次)Max # of inj :最大进样次数;按“ENTER”拟定。3) 同理设立“IC”4) 设定好后,按“next”会提示“等待进样”,此时把进样管放到原则溶液中,按下“start”,就开始自动进样。等第一种样成果出来后,再按提示依次进其她原则溶液,最后出来原则曲线,保存到设定数字下。实际样品测定:1) 按“Measure Sample”,进入measurement parameter 界面,按F2浮现TC程序栏;Calib:选取原则曲线;InjVolume:选取50;INJ#:平行次数;Max # of inj:
21、最大进样数。2) 设定完后,按“next”会提示“等待进样”,此时把进样管放到待测溶液中,按下“start”,就开始自动进样,大概十分钟就浮现成果。多次测定期,每次测定前用双蒸水把进样管附近润洗,防止交叉污染。关机:在主界面选取“Standby option”,然后选取power off,按Execute拟定后,开始关机,此时要等半小时后仪器自动关机结束,最后关掉氧气阀。2.3不同种类混凝剂效果对比取7个大烧杯,分别加水样500ml,在pH=5时分别加入100mg/L混凝剂FS、FC、AS、PFC、PAFC、PFS、PAFS,迅速搅拌2-3min,加入3滴0.25g/LPAM,继续迅速搅拌1m
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