氧化型聚硅酸铝铁复合混凝剂处理石化废水的试验研究

摘要

污水生物二级处理出水中的残余COD通常为溶解性的难降解有机物，随着排放标准的日益严格和废水回用比例的提高，目前亟需针对该类废水的处理技术。本研究以某石化污水厂二级出水为处理对象，针对其中的溶解性难降解有机物，开发了一种氧化型聚硅酸铝铁混凝剂，研究了该混凝剂的优化制备、最优投加量及最优反应条件;在此基础上进一步研究了混凝的反应动力学，探究了有机物的去除机理，为该混凝剂的应用奠定了理论基础。取得的主要研究结果如下:
　　 以硫酸铝和亚硫酸铁、硫酸铁和硫酸铝、硅酸钠、氧化剂、添加剂等原料制备了氧化型聚硅酸铝铁复合混凝剂，研究得到了混凝剂的最优制备条件:硫酸铁和硫酸铝搭配，Fe∶Al摩尔比为1∶1，最佳反应温度为60℃，氧化剂选择氯酸钠，添加剂选择氯酸钠。将此条件下制备的药剂高温烘干制成粉末，结合SEM、TEM技术手段对其物化结构进行了表征，并利用红外光谱对该药剂中各元素的结合情况进行了研究，发现该混凝剂并不是元素间的单纯组合而成，而是发生了复杂的聚合反应生成的，混凝剂形态介于微晶体与无定形晶体之间，结构无规则。
　　 以某石化污水厂二级出水为处理对象，考察了合成的混凝剂投加量、pH和慢搅时间对COD去除的影响，研究确定的最佳反应条件为:混凝剂投量100mg/L、pH=7、慢搅时间20min，在此条件下COD去除率可达29.3％，而采用传统的PAC和PAFC混凝剂在各自最佳条件下对该石化二级出水的COD去除率分别只有3.6％和10.2％。
　　 试验对氧化型聚硅酸铝铁复合混凝剂的有机物去除机理进行了研究，发现氧化和混凝起到协同作用，经处理，石化二级出水中的TOC在前120s内去除幅度大。之后利用扫描电镜、透射电镜对氧化型聚硅酸铝铁复合混凝剂处理石化二级出水形成的絮体的表面形态及内部结构进行了观察，发现聚硅酸钠作为主干结构将Al、Na、Si等元素聚集一起而形成结构较蓬松的复杂空间构型物质，这些物质具有较大的比表面积，对水中一些金属元素、溶解性有机物具有一定的吸附作用，从而可进一步去除经氧化后的有机物。研究发现废水中芳香族蛋白类物质较多，腐殖质类物质其次。在处理过程中，氧化在一定程度上破坏了蛋白类和腐殖质类的分子结构，而混凝又发挥了电中和和吸附架桥两方面的作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 混凝剂的种类及国内外研究概况

1．2．1 混凝剂的种类

1．2．2 国内外混凝剂研究概况

1．3 聚硅酸盐混凝剂的研究进展

1．3．1 聚硅酸盐类混凝剂研究背景

1．3．2 聚硅酸盐类混凝剂研究进展

1．4 混凝效果影响因素及改善措施

1．4．1 混凝效果影响因素

1．4．2 混凝效果的改善

1．5 课题研究目的意义与内容

1．5．1 课题研究目的及意义

1．5．2 课题研究内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验材料及仪器设备

2．2 试验方法及试验用水

2．2．1 混凝剂的合成及优化

2．2．2．试验用水及水质概况

2．2．3 混凝试验

2．2．4 常规指标监测项目及方法

2．2．5 非常规指标分析检测方法

第3章 氧化型聚硅酸铝铁的制备与优化

3．1 试验方法和试验条件

3．1．1 药剂原料的选择

3．1．2 药剂制备的方法

3．2 药剂的最优化制备

3．2．1 试验方法

3．2．2 检测结果与分析

3．3 固体药剂的结构特性

3．3．1 SEM结果与分析

3．3．2 TEM结果与分析

3．3．3 FTIR结果与分析

3．4 本章小结

第4章 氧化型聚硅酸铝铁用于石化二级出水深度处理的研究

4．1 试验方法

4．2 混凝剂反应条件优化

4．2．1 混凝剂投量对处理效果的影响

4．2．2 搅拌时间对处理效果的影响

4．3 最优运行条件的下的处理效果

4．4 本章小结

第5章 氧化型聚硅酸铝铁混凝剂去除溶解性有机物机理研究

5．1 试验方法

5．2 混凝机理分析

5．2．1 不同功能药剂的试验结果

5．2．2 三维荧光光谱分析

5．2．3 zeta电位分析

5．2．4 氧化型聚硅酸铝铁的反应絮体特性

5．2．5 氧化型聚硅酸铝铁的混凝过程及机理

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的学术论文