高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理中的應用

徐愛斌，豆斌斌

（新疆宣力環保能源有限公司，新疆哈密 839000）

煤化工廢水主要來自煤炭高溫餾化、煤氣凈化和化工產品精制等加工過程，一些煤化工企業將沒有處理的廢水或者處理不達標的廢水排放，嚴重危害生態環境安全和周圍居民生命健康，也造成了水資源的浪費，加劇了煤化工企業水資源短缺問題，這與可持續發展的戰略是相違背的。以往處理技術主要依據的原理是將生物法中厭氧與好氧相結合，在實際應用的過程中存在一些弊端。高效混凝沉淀技術是在以往處理技術基礎上進行的改進和優化，高效混凝沉淀技術采用了多種先進理論、工藝和設備，在實際應用中涵蓋多種設備和工藝，實踐證明高效混凝沉淀技術可以顯著提升煤化工廢水的處理效果，具有很好的應用和推廣價值。

1 高效混凝沉淀技術的特點

1.1 高效混合性

高效混凝技術在處理廢水時，在反應過程中驅動反應的動力來自亞微觀擴散，亞微觀擴散的傳質過程需要克服較強的阻力，利用微渦旋的離心慣性效應可以有效解決其面臨的阻力問題，利用微渦旋解決阻力問題需要微渦旋具備較高的強度和比例，亞微觀擴散的速率才能獲得提升。在高效混凝技術的作用下，混凝劑水解后產生的物質可以快速地擴散到水體中，確保水體中的膠體顆粒可以在最短時間內充分脫穩并凝聚，從而獲得很好的絮凝效果，也能節省大量藥劑。高效混凝技術因具有高強度的微渦旋性能，能夠讓混合變得高效和充分，這是靜態混合工藝無法比擬的。

1.2 高效絮凝性

絮凝是廢水處理過程的關鍵一環，絮凝效果直接決定了出水水質，以往絮凝技術是讓廢水在設備中靜置20～30min，絮凝之后水體中還有很多絮凝不充分的小顆粒，絮凝效果并不理想。隨著高效混凝沉淀技術的出現，新型的反應設備被應用于廢水處理當中，絮凝效果得到了大幅度提升。高效混凝沉淀技術的絮凝動力來自湍流作用形成微小渦流，微小渦流產生離心慣性效應，借助該原理使得絮凝池中水體的湍流微渦旋強度和比例大大增強，此外，還可以在絮凝流動通道上提升湍流微渦旋比例，這種方式是通過增加顆粒相互碰撞次數來實現湍流微渦旋比例的提升，常見的方式是增設微渦折板或者多層小孔眼格網。高效混凝沉淀技術具有優異的絮凝性能，可以將反應時間縮短至5～10min。

1.3 高效沉淀性

傳統廢水處理工藝的設備設施體積規模很大，需要占據大面積的土地，出水水質不高且處理效率低。隨著斜板沉淀池和斜管的出現使得沉淀效率有所改善，然而當廢水處在低溫低濁期和高濁期的時候沉淀效果很不理想，并且污泥堆積問題嚴重，導致出水水質惡化嚴重。經過實踐驗證，在傳統沉淀理論中，較大顆粒的礬花會沉淀在斜管斜板之上，并和水體形成相對運動的狀態，相對運動會在礬花顆粒后面形成很多小漩渦，大量的漩渦和相對運動會造成水體流動出現脈動現象，脈動現象對大礬花顆粒沉淀沒有影響，會導致反應不充分的小顆粒沉淀物無法沉淀，進而對出水水質造成影響。高效混凝沉淀技術中的低脈動理論運用其獨有的高效小間距復合斜板沉淀設備，可以很好地抑制傳統沉淀理論中脈動現象，沉淀池的上升流速可以提高至2.5～3.5mm/s，徹底解決了排泥堵塞問題并且出水水質良好穩定。

2 高效混凝沉淀技術在煤化工廢水處理方面的應用

2.1 活性砂濾池混凝沉淀工藝

活性砂濾池混凝沉淀工藝是一種集成化的高效混凝沉淀過濾技術，活性砂濾池混凝沉淀系統由數個活性砂混凝沉淀過濾單元組成，廣泛應用于煤化工廢水處理中。該系統的優點包括[1]：①投入低，該系統的集成程度高，可大幅度節約空間，建設投入比較低；②效率高，不用停機切換氣動電動閥門和反沖洗，不用反沖洗水泵，可全天候連續過濾，不用沖洗閥門和水箱，也不用對水泵風機反沖洗，節約30%～40%的藥劑；③進水水質范圍寬，SS含量低于150mg/L的廢水都可不經過預處理直接進水；④運維管理成本低，該系統無任何運轉部件，因此故障發生率小，投入運行后運維管理成本低；⑤出水水質穩定，出水高效，出水水質均衡且穩定；⑥水頭損失小，該系統的水頭損失在0.5m～1.0m，顯著低于其他濾池；⑦改擴建方便，該系統設計屬于模塊化，對已有處理設施改擴建時比較方便。

2.2 星型鰭型絮凝器

星型鰭型絮凝器是由改性聚氯乙烯材料制成的一種絮凝效率高、絮凝效果好、節能、美觀、便于安裝、耐鹽腐蝕的高效混凝沉淀設備。星型鰭型絮凝器運用的是顆粒碰撞慣性效應和邊界層分離理論的工作原理，隔板設置在與絮凝池中水體流向一致的位置，翼片設置在與水體流向垂直的位置。在水體流經時會有高頻譜渦旋形成，粒子碰撞效率會得到有效提升，在絮凝器尾端能夠形成易于沉淀且致密的明礬顆粒，星型鰭型絮凝器為水體中顆粒與藥劑有效接觸創造了充分的微觀水動力環境[2]。星型鰭型絮凝器能夠按照具體的絮凝要求和原水水垢、水質的不同對水體的水力流量和分級進行控制，從而對水體中微漩渦的形成、分布頻率、分布密度進行控制，能夠將絮凝效果控制在理想狀態。星型鰭型絮凝器可以很好地對絮凝過程進行控制，對于一般廢水絮凝沉淀效果完全可以達到處理要求，再難處理廢水處理中也能取得較好的絮凝沉淀效果。

2.3 活性炭濾池工藝

活性炭過濾器的設計一般采用底部錐斗的形式，原水從下往上流經炭層，一邊進水一邊反沖洗炭層，反沖洗的強度和時間便于調節，活性炭過濾器對可溶性污染物具有很好的吸附效果。在設計活性炭過濾器時要特別重視停留時間的設計，因活性炭密度小易流失，應將負荷速率表面最大化[3]。活性炭過濾器可以廣泛地用于包括煤化工廢水在內的大部分污水處理中，隨著活性炭過濾器的應用，在污水中內分泌物質處理方面需求比較旺盛，當活性炭吸附劑吸附飽和后清理出池體還可以進行再生，因此可以有效節約活性炭吸附劑的消耗。

2.4 反硝化深床濾池工藝

反硝化深床濾池工藝是一種將過濾功能和生物脫氮功能合二為一的污水處理工藝，主要用在污水處理廠改造提標方面，反硝化深床濾池的深床以形狀和規格特殊的石英砂制成，深床對NO3-N和SS具有優良的去除效果。反硝化深床濾池主要由濾池布氣系統、濾池濾料和承托層、濾池反沖洗系統、碳源投加系統、自動控制系統、儀表系統和驅氮系統七部分組成[4]。微生物膜效應將硝態氮轉化為氮氣，由于懸浮物不斷被截留會造成一定的水頭損失，需要利用反沖洗去除截留物，從而達到對污染物良好的去除效果。

2.5 翻板濾池工藝

翻板濾池工藝源自瑞士，翻板濾池原理簡單、建設投入少、過濾效果好、截污量大，傳入我國后被逐漸應用和推廣。翻板閥濾池沖洗方式為閉閥沖洗，沖洗流程是：先氣沖再氣水聯沖后單獨水沖，不管哪種沖洗都不會往外排水，完成全部反沖洗流程后靜止幾分鐘便可以排水，所以，翻板閥濾池不存在濾料流失問題。翻板濾池設計時也可以采取從底部進水，從上部出水的方式，該設計叫作反向過濾池[5]。在翻板濾池中順著水體流向，顆粒濾料的粒徑逐漸變細，使水體中懸浮物在濾床上的穿透深度增強，濾料層的納污能力提升，濾料層水頭損失緩解，濾池工作周期延長，過濾狀態更加趨于理想化，因此被廣泛應用在煤化工廢水濾池新建和改造項目中。

3 結束語

高效混凝沉淀技術應用于煤化工廢水處理方面具有處理高效、工藝簡單、適用范圍寬、便于操作，建設運維成本低等諸多優點，在我國煤化工廢水企業中具有廣闊的應用和推廣前景。