元壩氣田芬頓污泥資源化利用技術(shù)研究

曹廷義 楊云徽 朱國 何海 黃元和

摘? ?要：低溫蒸餾站二期芬頓處理裝置其所處理的水質(zhì)來源于一期成品水，主要對(duì)COD進(jìn)行深度去除，但同時(shí)產(chǎn)生大量芬頓污泥，其主要成份為Fe（OH）2、Fe（OH）3，其它無機(jī)鹽雜質(zhì)較少。通過技術(shù)調(diào)研對(duì)比分析，優(yōu)選氧化-酸化反應(yīng)生成FeCl3溶液，可以作為環(huán)保行業(yè)中常用水處理劑，廢棄物資源化利用提供了可能性。本文針對(duì)FeCl3溶液生產(chǎn)工藝條件及混凝沉降效果及投加配比進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：低溫蒸餾站? 芬頓? 污泥? 氧化-酸化

中圖分類號(hào)：X741? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）12（a）-0103-02

1? 污泥資源化利用相關(guān)實(shí)驗(yàn)

1.1 芬頓污泥資源化利用實(shí)驗(yàn)思路

結(jié)合上述芬頓污泥資源化利用技術(shù)和元壩氣田污泥處置現(xiàn)狀，基于資源化成本和現(xiàn)場可利用性，元壩氣田污水處理產(chǎn)生芬頓污泥資源化利用技術(shù)路線可采用酸溶法制三價(jià)鐵溶液作為高效絮凝劑，或采用“硫酸浸提-鐵屑還原”以芬頓污泥為原料制備硫酸亞鐵重新用于芬頓氧化工藝。

1.2 酸溶法制三氯化鐵

元壩氣田污水處理低溫蒸餾站芬頓工藝外排污泥主要成份為Fe（OH）2、Fe（OH）3，可通過較為簡單的氧化-酸化（鹽酸）反應(yīng)生產(chǎn)成為FeCl3溶液，F(xiàn)eCl3溶液又是環(huán)保行業(yè)中常用的水處理劑，常用于高pH值廢水的混凝沉降。元壩氣田目前加酸加堿及低溫站軟化預(yù)處理工藝均屬于高pH值水質(zhì)，非常適宜FeCl3溶液作混凝劑使用，因此又為FeCl3使用提供了可能性。處理芬頓污泥生產(chǎn)FeCl3的。該工藝技術(shù)關(guān)鍵在于芬頓污泥的快速采集技術(shù)、FeCl3溶液生產(chǎn)工藝條件、FeCl3混凝沉降效果評(píng)價(jià)。

1.3 “硫酸浸提-鐵屑還原”制硫酸亞鐵

由于元壩氣田污水處理芬頓污泥產(chǎn)生于低溫蒸餾站二期芬頓氧化工藝，其含有機(jī)物（COD）低、其它無機(jī)鹽雜質(zhì)較少、含鐵量高，可直接以芬頓污泥為原料，通過硫酸浸提，使氫氧化鐵酸解成為硫酸鐵，再加入鐵屑，反應(yīng)直接生成硫酸亞鐵，再回用于芬頓工藝處理中。通過這種方法既實(shí)現(xiàn)了芬頓污泥的減量化又實(shí)現(xiàn)了無害化、資源化利用，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

2? 元壩氣田芬頓氧化污泥資源化利用實(shí)驗(yàn)研究

本課題主要針對(duì)FeCL3溶液生產(chǎn)工藝條件及混凝沉降效果及投加配比進(jìn)行研究。

2.1 污泥自然沉降性

現(xiàn)場取500mL芬頓工藝排污含水污泥進(jìn)行沉降，觀察含水污泥的自然沉降性，并進(jìn)行濁度檢測(cè);同時(shí)對(duì)比PAM對(duì)自然沉降性的助凝作用。自然沉降5min開始分層，上清液渾濁;加入PAM助凝5min后絮凝效果好，上清液澄清透明。沉降1h后，自然沉降的上清液依然渾濁。測(cè)得濁度數(shù)據(jù)：自然沉降后上清液濁度43.3NTU;加入PAM助凝后上清液濁度7.50NTU。

2.2 污泥壓濾性實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)場取500mL芬頓工藝外排含水污泥，利用實(shí)驗(yàn)室抽濾裝置進(jìn)行抽濾，抽濾30min后，測(cè)定污泥量及含水率;同時(shí)對(duì)比投加PAM對(duì)抽濾的助濾效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）自然沉降的污泥量為13.01g，含水率91.3%;

（2）加PAM助濾的污泥量為5.29g，含水率79%。

由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析可知，加入PAM有利于污泥抽濾，降低污泥含水率。

2.3 酸溶性、氧化性實(shí)驗(yàn)

取沉降后含水污泥100g，分別用5%、10%、15%鹽酸進(jìn)行酸溶，污泥完全溶解后分析溶液中Fe2+、Fe3+離子含量。

加入各濃度鹽酸進(jìn)行酸溶時(shí)，加入鹽酸后溶液無可見反應(yīng)發(fā)生，對(duì)溶液進(jìn)行攪拌，反應(yīng)緩慢進(jìn)行，溶解進(jìn)行8h后，底部依然有沉淀沉積，取氧化后的三氯化鐵粗溶液進(jìn)行過濾，過濾殘?jiān)M(jìn)行烘干稱量，數(shù)據(jù)如下：

（1）5%鹽酸（加酸量125mL），F(xiàn)e2+濃度693mg/L，F(xiàn)e3+濃度4396mg/L，不溶物質(zhì)量為4.16g;

（2）10%鹽酸（加酸量75mL），F(xiàn)e2+濃度509mg/L，F(xiàn)e3+濃度4580mg/L，不溶物質(zhì)量為1.20g;

（3）15%鹽酸（加酸量50mL），F(xiàn)e2+濃度508mg/L，F(xiàn)e3+濃度4581mg/L，不溶物質(zhì)量為0.72g;

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，各濃度鹽酸溶解后，殘留的不溶物質(zhì)量隨著鹽酸濃度的升高而降低。

2.4 三氯化溶液穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

取過濾后的三氯化鐵溶液分別置于燒杯（敞口，與空氣接觸）及試劑瓶中（蓋上瓶蓋，隔離空氣），靜置72h觀察溶液穩(wěn)定性。由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，置于燒杯中于空氣接觸的三氯化鐵溶液和試劑瓶中密閉的三氯化鐵溶液無明顯差別。

2.5 三氯化鐵溶液應(yīng)用效果實(shí)驗(yàn)

取低溫蒸餾站進(jìn)水按工藝卡片投加氫氧化鈉（pH值調(diào)至11.5）及碳酸鈉，按混凝沉降實(shí)驗(yàn)方法投加三氯化鐵（配成10%溶液），確認(rèn)最佳投加量及混凝效果（注意：可過量投加到產(chǎn)水帶色）。

根據(jù)混凝沉降結(jié)束后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加入150mg/L三氯化鐵作為絮凝劑在相同條件下絮凝效果最佳。

2.6 三氯化鐵溶液與PAC應(yīng)用效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)

取低溫蒸餾站進(jìn)水按工藝卡片投加氫氧化鈉（pH值調(diào)至11.5）及碳酸鈉，按上一步最佳投加量投加三氯化鐵及與先行工藝投加PAC做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后分別取上清液測(cè)鈣、鎂、COD、氨氮、濁度，對(duì)比去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）pH：加FeCL3溶液為10.36，加PAC為11.98;

（2）氨氮（mg/L）：加FeCl3溶液為15.61，加PAC為15.61;

（3）濁度：加FeCL3溶液為7.54，加PAC為42.8;

（4）COD（mg/L）：加FeCl3溶液為1371.22，加PAC為896.9;

（5）總硬（mg/L）：加FeCl3溶液為601.45，加PAC為106.37;

（6）鈣硬（mg/L）：加FeCl3溶液為584.16，加PAC為86.4;

（7）鎂硬（mg/L）：加FeCl3溶液為17.29，加PAC為19.89;

（8）鈣離子（mg/L）：加FeCl3溶液為233.66，加PAC為34.59;

（9）鎂離子（mg/L）：加FeCl3溶液為4.2，加PAC為4.83;

由數(shù)據(jù)可知，三氯化鐵的絮凝沉降效果較現(xiàn)行的PAC效果好，但是由于溶液中有剩余鹽酸的存在，降低了樣品的pH值，使樣品中的鈣離子大量增加。

3? 認(rèn)識(shí)

（1）利用了生產(chǎn)系統(tǒng)中芬頓撬產(chǎn)生的高含鐵污泥經(jīng)過一定的處理，作為預(yù)處理段的絮凝劑使用，既能節(jié)約這部分固廢處置的費(fèi)用，又能降低預(yù)處理藥劑費(fèi)用。

（2）與現(xiàn)有工藝相比，在其他條件相同的情況下，使用三氯化鐵的絮凝沉降效果比PAC效果好。

（3）使用三氯化鐵作為絮凝劑會(huì)使水體中本身去除的鈣鎂沉淀再度溶解回到水體中，鈣鎂的去除會(huì)受影響。

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