混凝剂在焦化废水处理中的应用
焦化废水是在煤的高温干馏，煤气净化以及一些化工产品精致过程中所产生的一种较难处理废水，废水中的污染物浓度、色度、毒性都较高，其中含有以氰化物、硫化物、氟离子和氨氮等为代表的有毒有害的无机物，还有以酚类、多环芳香族为代表的难降解有机物。目前国内大多数废水处理厂主要采用以活性污泥法为主的生物技术处理焦化废水，但处理后的废水中有些指标如色度、COD、氨氮等仍很难达到国家规定的排放标准，因此许多学者对焦化废水的深度处理以及更好的处理方法进行了大量的探索和研究。混凝剂作为一种有效和发展前景的废水处理物质也逐渐被广泛应用于焦化废水的处理上。
混凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺中的关键环节之一。它既可以去除原水中的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的处理系统，又可以与其它单元过程组合，用于预处理、中间处理和终处理过程[1-2]。
目前混凝剂的种类较多，大体上可分为无机型、有极高分子型以及复合混凝剂。其中无机混凝剂又可分为低分子型和高分子型，应用较多的有硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铝(PAC)、等；有机高分子混凝剂可分为天然高分子型，如淀粉衍生物、甲壳素；合成高分子型如聚丙烯酰胺(PAM)，以及微生物絮凝剂；复合混凝剂则主要是一些铁盐、铝盐以及硅酸等的聚合物。混凝过程是水中胶体粒子聚集的过程，也是胶粒成长的过程，而这个过程是在混凝剂的水解作用下进行的，因此混凝机理与以下三个因素有关：一是胶粒性质；二是不同混凝剂在不同条件下的水解产物；三是胶粒与混凝剂水解产物之间的相互作用[3]。
以下将会介绍在实际研究中混凝剂在焦化废水中的应用。
1 Fenton 混凝沉淀法
该方法是先用Fenton 试剂对焦化废水进行氧化处理，然后再混凝，处理效果较好。
吴克明等[4]对以H2O2 为氧化剂，FeSO4·7H2O 为催化剂的Fenton 氧化法处理高浓度复杂焦化废水进行了系统研究，氧化处理后用氯化铁作为混凝剂；结果表明：当pH 控制在3 左右，反应时间为30 min，反应温度为80 ℃时，焦化废水COD、NH3-N、浊度和色度去除率分别达到了93.1 %、96.2 %、90.8 %、90.2 %。
王春敏等[5]采用此法确定Fenton 氧化阶段的反应条件为：H2O2 投加量为mmol/L，[Fe2+]/[H2O2]=1︰10，pH 为3，时间30 min，混凝阶段Fe2(SO4)投加量为600 mg/L，pH 调至6.5，处理后出水COD 去除率达97.5 %，且符合国家一级排放标准。
彭贤玉等[6]采用Fenton-混凝沉淀法以氯化铁、聚丙烯酰胺(PAM)作为混凝剂处理焦化废水时，出水色度、COD、NH3-N 去除率分别为84.3 %、92.9 %、96.2 %；均达国家排放标准。
用Fenton-混凝法处理焦化废水时，在后续的混凝阶段中混凝剂的选择、投加量以及适应的pH 都会影响到出水的效果，尤其是混凝剂的选择关系到处理废水的成本，因此应当慎重。
2 复合混凝剂
复合型高分子混凝剂兼有其组分各种药剂的功效，可取长补短，处理废水时常达到意想不到的效果，也因此而受到关注。
王娟等[7]采用BC 法+复合过虑技术工艺对焦化废水生化出水进行深度处理实验，结果表明：在用以铁盐、铝盐、镁盐及氧化核且配比为3︰4︰1︰2 的SE 混凝剂投药量为30 mg/L，BC 池停留时间为1.5 h，复合过滤器水力负荷为2.4 m3/(m2·h)的条件，当深度处理进水水质为COD=196.1 mg/L，色度=120 倍，NH3-N=35mg/L 时，去除率分别为74.4 %、86.7 %、69.7 %，出水可达回用水要求。
李彦光，郭金华[8]用定量的聚合铝、聚合铁和阳离子型季铵盐等物质在一定的温度和压力下复合成了JY-202 复合混凝剂，通过实验确定了最佳条件：混凝pH 为7.1，投药质量浓度为250mg/L，温度15~40 ℃，当沉淀时间为12 min 时，COD、SS 和色度的去除率分别达到了51.2 %、92.7 %、85.7 %，出水的各项指标达到了国家二级排放标准。
复合混凝剂适用于焦化废水的深度处理，不适合作为单独的处理系统。
3 混凝剂的组合
由于传统的混凝剂使用时投入量较大，且传统的铝系混凝剂使用过多后出水中的残留铝很难控制，过多的残留铝排入水体后会对人体有一定的危害；而传统的铁系混凝剂使用过多后废水中的残留铁会影响出水的色度。另外高分子混凝剂如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)等之间的组合使用也可见一斑。
周继军等[9]以焦化废水处理工艺中的实例证实了聚合氯化铝(PAC)加聚丙烯酰胺(PAM)组合的优良除油性能；试验后出水中石油类物质、浊度、氰化物、挥发酚以及COD 的去除率分别为93 %、86 %、19 %、27 %、17 %，水体变清，基本不见油迹，刺激性气味减轻，外观大大改善。如果以此方法对焦化废水进行预处理，将为后续的处理工艺提供良好的环境。
程胜宇[10]通过研究不同混凝剂对焦化废水的处理，比较得出：当PAC 与PAM 投加量分别为4.0 mg/L、0.3 mg/L 时，出水色度、COD 的去除率分别达80 %、55.63 %；且该试验配方应用到丹东万通有限公司污水处理站的实际焦化废水处理中，出水达到了GB8978-1996 污水综合排放标准(一级)，可达标排放，也可直接回用熄焦。
郑义等[11]选择了几种混凝剂对经生物处理后的焦化废水进行深度处理，得出采用PFS+PAM 组合为混凝剂，在pH=5 的条件下，投加量为(40+6)mg/L，此时出水色度、COD去除率分别达73.08%、62.22 %，出水色度及COD 均能满足《污水综合排放标准》(GB8979-1996)中二级标准的要求，是较为适宜的焦化废水深度处理方法。
混凝剂的组合使用也应当注意一些原则。如投加少量PAM 起到桥联絮凝和网络絮凝的作用，不仅可以提高COD 的去除率，还可以使絮体颗粒增大，沉降速度加快；但投加量过大，PAM 也能产生胶体保护作用而使胶体刚脱稳而又转向在悬浮导致COD的去除率下降[12]。在应用中可将有机助凝剂与无机混凝剂配合使用，充分发挥有机高分子助凝剂的吸附架桥性能和无机混凝剂的电中和能力，从而保证复合混凝剂的高效性，使处理出水达到较好的效果[13]。
4 粉煤灰的应用
粉煤灰是燃煤电厂从锅炉排放的废弃物中收集来的废渣，粉煤灰大部分呈球形，表面疏松多孔，比表面积大，且具有一定的活性基团和吸附特性；其成分中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
以粉煤灰为吸附剂在线处理来自生化处理工序的焦化废水可以取得较好的污染物去除效果[14]。张昌明，余长舜[15]研究了在处理水量100 t/h，粉煤灰用量1.747 t/h(17.47 kg/m3)的情况下，COD、酚、氰化物、硫化物、油、氨氮、BOD、色度的平均去除率达57.41%；处理后的水除氨氮略高外，其余污染物均达到我国一级焦化新厂排放标准；处理后的水60 %被回用，且用过的粉煤灰可做建筑材料。张昌明，李爱英[16-17]通过实验研究，在粉煤灰添加剂量为15 g/L 和停留时间为20~25 min 的条件下，处理后的废水除氨氮外，其他各项也均可达到外排标准,在相似的条件下得到的平均去除率为48.85 %。
粉煤灰作为废水处理中的吸附剂或混凝剂，具有价格低廉的优势；但是由于粉煤灰吸附容量不高，去除污染物的效率较低，进来的许多研究是围绕着粉煤灰改性、寻找最佳控制条件来展开的[18]。
5 结束语
混凝剂作为一种污水处理中应用广泛的化学药剂，对于高浓度难处理的焦化废水也有显著的效果。其中它与Fenton 试剂的复合使用效果十分明显，而新型复合混凝剂也有它独到的优势和发展前景。
随着不断的深入研究，新型混凝剂的开发与合成更趋向于高分子化、复合化，处理效果也将更可观。另外，生物絮凝剂以其具有絮凝性能好、效果稳定、无二次污染、安全无害等优点，成为混凝剂在焦化废水应用中的发展动向之一。
参考文献
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