電絮凝-電滲析組合工藝處理煉油污水的中試研究.docx

1、電絮凝-電滲析組合工藝處理煉油污水的中試研究吳盼盼，王涵，凌二鎖，樂(lè)淑榮(蘇州科環(huán)環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇昆山215300)摘要：為使煉油污水處理廠出水達(dá)到廠區(qū)回用水的要求，采用電絮凝-電滲析組合工藝對(duì)其開(kāi)展中試研究。中試處理規(guī)模為O.lil/h。中試結(jié)果表明，在初始pH值為10,電流密度為lOmA/cn?,電解時(shí)間為20min的條件下，電絮凝對(duì)總硬度、濁度的平均去除率分別為92.8%、97.9%,降低了對(duì)電滲析膜的污染。電滲析工藝控制淡化室和濃縮室的最佳運(yùn)行流量為l.Om/h,濃縮室和淡化室體積比為3：1。電絮凝-電滲析組合工藝出水電導(dǎo)率為469.3jiS/cm，總堿度為15.3mg/L,總磷

2、酸鹽、COD、硫酸根離子的平均質(zhì)量濃度分別為0.062、20.2、69.2mg/L,平均去除率分別為75.4%、91.6%、97.6%、61.8%、80.0%。組合工藝出水指標(biāo)完全滿足企業(yè)回用水的水質(zhì)要求。關(guān)鍵詞：電絮凝；電滲析；污水回用；煉油污水；中試；組合工藝中圖分類號(hào)：X742；X703.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-2455(2021)04-0030-05Pilot-scalestudyonelectrocoagulation-electrodialysiscombinedprocesstreatingrefinerywastewaterWUPan-pan,WANGIlan,LI

3、NGEr-suo,LEShu-rong(SuzhouKeliucuiEnvironmentProtectionTechnologyCo.,Ltd.,Kunshan215300,China)Abstract：Tnordertomaketheeffluentwaterqualityofrefinerysewagetreatmentplantreachtherequirementoffactoiyreusewater,electrocoagulation-electrodialysiscombinedprocesswasadoptedforitspilot-scaleIreatinentwithat

4、reatmentscaleof0.1in7h.Theresullsshowedthat,undertheconditionthattheinitialpHvaluewas10,theelectriccurrentdensitywas10rnA/cin2,theelectrolysistimewas20inin,lheaverageremovalratesoftotalhardnessandturbiditybyelectrocoagulationwere92.8%and97.9%respectively,whichreducedthecontaminationofelectrodialysis

5、membrane.Theoptimaloperationflowrateofdesalinationchamberandconcen-Irationchainl)erwas1.0ni7h,thevolumeratiooftheconcentrationchambertothedesalinationchamberwas3:1.Theeffluentwaterconductivitywas469.3|JLS/cm,thetotalalkalinitywas15.3mg/L,theaveragemassconcentrationsoftotalphosphate,COD,andsulfateion

6、swere0.062,20.2,69.2mg/Lrespectively,theaverageremovalratesofthementionedpollutantswere75.4%、91.6%、97.6%、61.8%and80.0%respectively.Theindexesoflheeffluentwaterfromthecombinedprocesstotallymetthequalityrequirementofreusewaterofenterprise.Keywords:electrocoagulation;electrodialysis;sewagereuse;refiner

7、ywastewater;pilot-scaletest;combinedprocess煉油污水成分復(fù)雜，經(jīng)過(guò)物理、生化二級(jí)處理后的污水中COD、總硬度、總堿度等指標(biāo)往往達(dá)不到回用水水質(zhì)要求，需對(duì)其進(jìn)行深度處理。電絮凝技術(shù)具有電化學(xué)氧化、絮凝、氣浮等多種作用，且具有操作簡(jiǎn)單、效率高、低污染等特點(diǎn)，對(duì)水中的硬度和總磷有較好的處理效果國(guó)。電滲析是在直流電場(chǎng)的作用下，以電位差為推動(dòng)力，并利用離子交換膜的選擇透過(guò)性將電解質(zhì)從溶液中分離出來(lái)的一種膜分離技術(shù)。電滲析具有設(shè)備簡(jiǎn)單、出水效果等優(yōu)點(diǎn)，在K0濃水4、焦化廢水同的中水回用中均得到應(yīng)用。本研究采用電絮凝-電滲析組合工藝對(duì)煉油污水生化出水開(kāi)展中試試驗(yàn)研究

8、，旨在探討該組合工藝對(duì)污水中的電導(dǎo)率、總磷酸鹽、硫酸根離子、總堿度和COD的去除效果，以期為電絮凝-電滲析組合工藝在污水回用的工程化應(yīng)用提供參考。1材料與方法1.1原水水質(zhì)及回用水指標(biāo)某石化企業(yè)污水處理廠采用隔油-氣浮-A/0-二沉池組合工藝處理煉油污水，處理后出水水質(zhì)較好,部分指標(biāo)可滿足GB31570-2015(石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的水污染物排放限值要求。為達(dá)到節(jié)約用水的目的，決定對(duì)二級(jí)生化處理出水進(jìn)行深度處理后回用，回用水在滿足GB/T199232005城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)自身需求，制定了內(nèi)部回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。表1生化出水和回用水水質(zhì)Ta

9、b.1Qualityofbiochemicaleffluentwaterandreusewater水質(zhì)指標(biāo)生化出水回用水pH值6969濁度/NTUW30W3.0總硬度/(mgL-1)W25()W5()總堿度/(mgI/)W200W50電導(dǎo)率/(jiScm-1)W25(X)W8(X)p(COD)/(mgL/)W80W30p(硫酸鹽)/(mgL-)W350W150P(總磷酸鹽)/(mg-L-)W5W1該水樣具有濁度、總硬度、硫酸根離子、電導(dǎo)率較高等特點(diǎn)，為達(dá)到企業(yè)回用水水質(zhì)要求，需對(duì)濁度、總硬度、總堿度及電導(dǎo)率等進(jìn)行深度處理。1.2試驗(yàn)工藝及裝置中試裝置處理規(guī)模為0.1m3/ho以該石化公司污水處

10、理廠的生化出水為試驗(yàn)用水，回用工藝流程見(jiàn)圖lo氫氧化鈉鹽酸進(jìn)水igU應(yīng)牛亟出水圖1中試工藝流程Fig.1Processflowofpilot-scaletest進(jìn)水投加液堿調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)管道混合后自流進(jìn)入電絮凝反應(yīng)池及沉淀池，去除濁度、總硬度、總磷酸鹽及部分COD,溢流經(jīng)砂濾池后進(jìn)入中和池，經(jīng)過(guò)加酸回調(diào)pH值后，由中和池進(jìn)入電滲析裝置進(jìn)行脫鹽處理。電滲析產(chǎn)水為回用水。各單元工藝參數(shù)如下：電絮凝反應(yīng)池：尺寸為450mmx400mmx400mm,15V/20A；陽(yáng)極鐵板及陰極不銹鋼板，尺寸為300mmx300nunx5mm,極板間距為2.0cm。沉淀池：尺寸為800mmX500mmx700rnrn

11、o砂濾池:尺寸為300mmx300mmx7(X)mm,內(nèi)鋪30L石英砂。中和池:尺寸7500mmx300mmx700mmo電滲析：尺寸為90()mtnx800minx700min,15V/20A,一段式2對(duì)聚乙烯異相離子交換膜，有效膜面積為0.02此脫鹽率為75%,操作壓力為0.010.02MPa,自動(dòng)倒極，倒極周期為30min。1.3試驗(yàn)方法采用電絮凝-電滲析組合工藝對(duì)煉油廠外排水作為回用水開(kāi)展研究，在連續(xù)運(yùn)行的條件下，分析檢測(cè)裝置的進(jìn)出水水質(zhì)，考察電絮凝-電滲析組合工藝對(duì)電導(dǎo)率、硫酸根離子、總磷酸鹽、總堿度和COD水質(zhì)指標(biāo)的處理效果。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水樣開(kāi)展電絮凝-電滲析小試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)行

12、參數(shù)優(yōu)化，電絮凝工藝的初始pH值為10,電流密度為10mA/cnF,電解時(shí)間為20min；電滲析工藝采用一級(jí)一段循環(huán)式操作模式，在小試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，淡化室和濃縮室的最佳運(yùn)行流量為1.0m3/h,濃縮室和淡化室體積比為3:1,開(kāi)展電滲析連續(xù)流中試試驗(yàn)。1.4分析方法濁度采用LP2000-11型便攜式濁度計(jì)法，總硬度采用EDTA滴定法，總堿度采用容量法，總磷采用鑰酸鉉分光光度法，COD采用重銘酸鹽法，硫酸鹽采用重量法，電導(dǎo)率采用DDSJ-3O8A型電導(dǎo)率儀進(jìn)行測(cè)定。2結(jié)果與討論2.1電絮凝單元對(duì)總硬度的去除效果總硬度是回用水一項(xiàng)重要的控制指標(biāo)，硬度過(guò)高會(huì)對(duì)電滲析膜產(chǎn)生不良影響。在初始pH值為10,

13、電流密度為10mA/enr,電解時(shí)間為20min的條件下，中試過(guò)程中電絮凝單元總硬度的去除效果見(jiàn)圖2。由圖2可知，進(jìn)水總硬度在178.5233.9mg/L之間波動(dòng)，平均總硬度為214.7mg/L,出水總硬度為4.223.4rng/L,平均值為15.1mg/L,總硬度的平均去除率為93.1%。廢水中的鈣離子、鎂離子以及電離出的鐵離子在氫氧化鈉的作用下，生成CaC()3、Mg(0H)2和Ca(0H)2沉淀,利用Fe(OH)3250運(yùn)行時(shí)間/d48121620242832505752oooo0505211(n胃)、狙黑1()()水經(jīng)過(guò)加壓泵進(jìn)入電滲析單元，控制操作電壓為15V,電流為3A,淡化室和濃

14、縮室的最佳運(yùn)行流量為1.0m3/h,濃縮室和淡化室體積比為3：1,開(kāi)展組合工藝處理煉油污水生化出水的試驗(yàn)研究。生化出水中磷的主要形態(tài)是磷酸鹽，其占比達(dá)到總磷的80%以上，而回用水中的總磷酸鹽是引起系統(tǒng)結(jié)垢的主要因素之一因此通過(guò)控制總磷酸鹽濃度降低結(jié)垢趨勢(shì)。考察組合工藝對(duì)總磷酸鹽的去除效果，結(jié)果見(jiàn)圖4。DIN/壑卻50403020oo238224206128448121620242832運(yùn)行時(shí)間/d圖4組合工藝對(duì)總磷酸鹽的去除效果Fig.4Removaloftotalphosphatebycombinedprocess3210(BSE)、(朝魅誨建X5057520100圖2電絮凝單元對(duì)總硬度的去

15、除效果Fig.2Totalhardnessremovalinelctrocoagulationunit膠體的吸附、網(wǎng)捕及共沉淀作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)總硬度的高效去除。同時(shí)，通過(guò)電絮凝作用去除水中的鈣鎂硬度，減少了硬度離子對(duì)后續(xù)電滲析膜的污染。2.2電絮凝單元對(duì)濁度的去除效果濁度指標(biāo)一定程度上反應(yīng)了水體中懸浮物及膠體物質(zhì)的總量，中試過(guò)程中，電絮凝單元對(duì)濁度的去除效果見(jiàn)圖30運(yùn)行時(shí)間/d圖3電絮凝單元對(duì)濁度的去除效果Fig.3Turbidityremovalinelectrocoagulationunit由圖3可知，進(jìn)水濁度變化較大，在10.738.2NTU之間波動(dòng)，平均濁度為20.6NTU,出水濁度基本穩(wěn)

16、定，平均值為0.4NTU,濁度的平均去除率為97.9%。進(jìn)水中膠體和懸浮物在電場(chǎng)的作用下，更容易脫穩(wěn)區(qū)，從而更利于絮體沉淀，進(jìn)而得以去除。出水濁度達(dá)到電滲析系統(tǒng)的進(jìn)水要求，避免了對(duì)電滲析膜的污染。2.3組合工藝對(duì)總磷酸鹽的去除效果加堿調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值為10,控制電絮凝反應(yīng)池的電流密度為10mA/cm2,電解時(shí)間為20min,出水進(jìn)入砂濾池，水力停留時(shí)間為0.3h,砂濾出水加酸自流進(jìn)入中和池，水力停留時(shí)間為0.5h,出由圖4可知，進(jìn)水總磷酸鹽的質(zhì)量濃度為1.623.42rng/L,波動(dòng)較大，該組合工藝有一定的抗沖擊能力，出水總磷酸鹽濃度較為穩(wěn)定，電絮凝單元出水總磷酸鹽的質(zhì)量濃度為O.()8mg/L

17、,去除率達(dá)到97.1%,對(duì)總磷酸鹽的去除起主要作用，這是因?yàn)殡娦跄に嚥捎描F電極，磷酸根與電極溶出的鐵離子形成難溶物磷酸鐵，使出水磷酸鹽濃度得以降低心。電滲析單元出水總磷酸鹽平均質(zhì)量濃度為0.06mg/L,遠(yuǎn)低于回用水的總磷酸鹽指標(biāo)要求。2.4組合工藝對(duì)電導(dǎo)率的去除效果電導(dǎo)率表征廢水中離子強(qiáng)度，當(dāng)回用水中的電導(dǎo)率大于1500p,S/cm時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢，且電導(dǎo)率越高結(jié)垢會(huì)越嚴(yán)重，降低水中的電導(dǎo)率可有效減緩循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢趨勢(shì)。組合工藝對(duì)電導(dǎo)率的去除效果見(jiàn)圖5。由圖5可知，中試運(yùn)行期間進(jìn)水電導(dǎo)率為16792105|S/cm,平均值為1906|S/cm,經(jīng)加堿調(diào)節(jié)pH值，電絮凝單元出水平均電導(dǎo)率為

18、2009.3|jlS/cm,略有升高；在電滲析單元外加直流電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極移動(dòng)，出水平均電導(dǎo)率為469.3IJiS/cm,平均去除率為75.4%。2500O4()7?？?、昨買100050()2(X)015006020(/I胃)、rosx001175506080O24O230111111104812162()242832運(yùn)行時(shí)間/d圖5組合工藝對(duì)電導(dǎo)率去除效果Fig.5Removalofconductivitybycombinedprocess2.5組合工藝對(duì)COD的去除效果COD是表征水中有機(jī)污染物的重要指標(biāo)之一,組合工藝對(duì)COD的去除效果

19、見(jiàn)圖6。01111111048121620242832運(yùn)行時(shí)間/d圖6組合工藝對(duì)COD的去除效果Fig.6RemovalofCODbycombinedprocess01111111048121620242832運(yùn)行時(shí)間/d圖6組合工藝對(duì)COD的去除效果Fig.6RemovalofCODbycombinedprocess80ooO642由圖6可知，中試運(yùn)行期間進(jìn)水COD的質(zhì)量濃度為4462mg/L,平均值為52.9mg/L,較設(shè)計(jì)進(jìn)水值偏低。通過(guò)電絮凝工藝的混凝作用，部分有機(jī)物通過(guò)沉淀和過(guò)濾的協(xié)同作用得以去除皿，電絮凝單元出水COD平均質(zhì)量濃度為39.1mg/L；電滲析單元使部分帶有電荷的有機(jī)物

20、從淡水室分離出去，其出水COD平均質(zhì)量濃度為20.2mg/L,滿足回用水指標(biāo)要求，有效避免了廢水中有機(jī)物污染對(duì)回用水水質(zhì)的影響。2.6組合工藝對(duì)硫酸根離子的去除效果若回用水中硫酸根離子含量過(guò)高，會(huì)造成設(shè)備腐蝕，且易產(chǎn)生硫酸鈣垢，因此必須控制回用水中硫酸根離子的濃度口七組合工藝對(duì)硫酸根離子的去除效果見(jiàn)圖7。由圖7可知，中試期間進(jìn)水硫酸根離子平均質(zhì)量濃度為345.4mg/L,電絮凝單元出水硫酸根離子質(zhì)量濃度為335.3mg/L,對(duì)硫酸根離子的平均去除運(yùn)行時(shí)間/d01-111iiii048121620242832圖7組合工藝對(duì)硫酸根離子的去除效果Fig.7Removalofsulfatebycomb

21、inedprocess率僅為2.9%；電滲析單元出水硫酸根離子平均質(zhì)量濃度為69.2mg/L,平均去除率為80.0%。在電滲析單元直流電場(chǎng)的作用下，硫酸根離子穿過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極遷移，被陽(yáng)離子交換膜截留去除。2.7組合工藝對(duì)總堿度的去除效果總堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)總量，主要由強(qiáng)堿、弱堿和強(qiáng)堿弱酸鹽3類物質(zhì)組成?？倝A度過(guò)高，易生成沉淀物，從而對(duì)電滲析膜及系統(tǒng)管道產(chǎn)生影響。運(yùn)行期間，進(jìn)水總堿度為174.9221.0mg/L,平均值為183.4mg/L,電絮凝單元出水平均總堿度為78.5mg/L,電滲析單元出水平均總堿度為15.3mg/L,去除率為91.6%。電絮凝單元調(diào)節(jié)pH值，

22、使得堿性條件下部分碳酸根離子與金屬離子形成沉淀物，總堿度降低；中和池加入酸，部分堿性粒子與酸中和；形成總堿度的陰離子在電滲析單元直流電場(chǎng)的作用下，透過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極遷移，被陽(yáng)離子交換膜阻擋，進(jìn)而得以去除。經(jīng)組合工藝處理后，出水總堿度完全符合回用水水質(zhì)指標(biāo)。3結(jié)論(1) 采用電絮凝工藝對(duì)廢水中總硬度和濁度進(jìn)行處理，在初始pH值為10,電流密度為10mA/cm2,電解時(shí)間為20min的條件下，總硬度去除率達(dá)93.1%；出水濁度的平均值為0.4NTU,濁度去除率為97.9%,均滿足回用水水質(zhì)要求。(2) 電絮凝-電滲析組合工藝對(duì)總磷酸鹽、總堿度、硫酸根離子均有極佳的處理效果，出水總磷酸鹽、硫酸根

23、離子質(zhì)量濃度分別為0.062、69.2mg/L,平均去除率分別達(dá)到97.6%、80.0%；出水電導(dǎo)率為469.3ixS/cm,平均去除率為75.4%,具有良好的除鹽效果；出水總堿度為15.3mg/L,平均表除檔91：醐1出水（gOD岫廄量赧度為款2H?祖危說(shuō)建放鼬蛔幗成物頒蓼裝電累格S斷雄南耳老響綁鶻旃痢腳圓指前渡術(shù)MW：W舶朋I貽M改,攻腮叫昏,丫施,但氣皺筌逐湖Wt就fevte網(wǎng)瓣輜葡糧口梆并碾監(jiān)牌楠4架鼎煽何輸瀚湖*劇18滸渤醐拂醐整3R囹制腮8f弗黜瞄醐跳I?棒鷹鄢觀卻.B瀏胸醐，,岫W:：跳瑚1.，鴻零，商衛(wèi)純.也絮凝法處理含嶺匱水CFD德型的拂苗概增（搟磁/（；FD徵型時(shí)4：55未

24、演名曝靜.彷#糊柄痢陶禪物前狗嗯斗裁醵辨R,誦嬴知易酬騷仲本魅:掣阮觥鬲零排放工t世瘦及醐糊究苗曲煬;技彩阻旦岫再白鋸招礴工茗堵圳及腕哪，究講俄御颼演斤姻蜒佻廢堆必麴愀水的匡程應(yīng)翔研究JS函敝用象也蜘li,獺益彳決跡）!又埸透放6弗殖偉程盛刮磯窗翻I.逝渤腳曜捋盥水濃制的工四臉運(yùn)作餓驗(yàn)IJ1.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2020,41（2）41-43.用以娜腸弗好待爵咆漆用I阿粉?。s雨咄園倒沖:姬理。有脾迎甲岫那知c朔io與山畔擘明勺#keystepto:7e沖祗網(wǎng)*?c淬群詢gn牌沛箱W：少機(jī)ar耕汨a響別機(jī)i能席矗Ifechfpl0Wii3fllilift8698i)inl-02tilft&-usprocesses：AkeystepioexplainelectrocoagulationprocessJ