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最全汙水藥劑,你都認識哪幾種?

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廢水處理藥劑種類

 

1.廢水處理中常用藥劑的種類有哪些?

 

爲了使廢水處理後達標排放或進行回用,在處理過程需要使用多種化學藥劑。根據用途的不同,可以將這些藥劑分成以下幾類:

 

(1)絮凝劑:有時又稱爲混凝劑,可作爲強化固液分離的手段,用于初沈池、二沈池、浮選池及三級處理或深度處理等工藝環節。

 

(2)助凝劑:輔助絮凝劑發揮作用,加強混凝效果。

 

(3)調理劑:又稱爲脫水劑,用于對脫水前剩余汙泥的調理,其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

 

(4)破乳劑:有時也稱脫穩劑,主要用于對含有乳化油的含油廢水氣浮前的預處理,其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

 

(5)消泡劑:主要用于消除曝氣或攪拌過程中出現的大量泡沫。

 

(6)pH調整劑:用于將酸性廢水和堿性廢水的pH值調整爲中性。

 

(7)氧化還原劑:用于含有氧化性物質或還原性物質的工業廢水的處理。

 

(8)消毒劑:用于在廢水處理後排放或回用前的消毒處理。

 

以上藥劑的種類雖然很多,但一種藥劑在不同的場合使用,起到的作用不同,也就會擁有不同的稱呼。比如說Cl2,應用在加強汙水的混凝處理效果時被稱爲助凝劑,用于氧化廢水中的氰化物或有機物時被稱爲氧化劑,用于消毒處理自然就被稱爲消毒劑。

 

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絮凝劑

 

1.什么是絮凝劑?其作用是什么?

 

絮凝劑在ASIAGAMING手机端 领域作为强化固液分离的手段,可用于强化污水的初次沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀,还可用于污水三级处理或深度处理。当用于剩余污泥脱水前的调理时,絮凝劑和助凝劑就变成了汙泥調理劑或脱水剂。

 

在应用传统的絮凝劑时,可以使用投加助凝劑的方法来加强絮凝效果。例如把活化硅酸作为硫酸亚铁、硫酸铝等无机絮凝劑的助凝劑并分前后顺序投加,可以取得很好的絮凝作用。因此,通俗地讲,无机高分子絮凝劑IPF其实就是把助凝劑与絮凝劑结合在一起制备然后合并投加来简化用户的操作。

 

混凝處理通常置于固液分離設施前,與分離設施組合起來、有效地去除原水中的粒度爲1nm~100μm的懸浮物和膠體物質,降低出水濁度和CODCr,可用在ASIAGAMING手机端流程的預處理、深度處理,也可用于剩余汙泥處理。混凝處理還可有效地去除水中的微生物、病原菌,並可去除汙水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些汙染物,利用混凝沈澱處理汙水中含有的磷時去除率可高達90~95%,是最便宜而又高效的除磷方法。

 

2.絮凝劑的作用机理是什么?

 

水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性,絮凝劑投加到水中后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。

 

采用投药后快速搅拌的方式,促进水中胶体杂质颗粒与絮凝劑水解成的胶团的碰撞机会和次数。水中的杂质颗粒在絮凝劑的作用下首先失去稳定性,然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒,再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。

 

攪拌産生的速度梯度G和攪拌時間T的乘積GT可以間接表示在整個反應時間內顆粒碰撞的總次數,通過改變GT值可以控制混凝反應效果。一般控制GT值在104~105之間,考慮到雜質顆粒濃度對碰撞的影響,可以用GTC值作爲表征混凝效果的控制參數,其中C表示汙水中雜質顆粒的質量濃度,而且建議GTC值在100左右。

 

促使絮凝劑迅速向水中扩散,并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水中的杂质颗粒与絮凝劑作用,通过压缩双电层和电中和等机理,失去或降低稳定性,生成微絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成微絮粒在架桥物质和水流的搅动下,通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝,混合过程一般在混合池中完成,凝聚和絮凝在反应池中进行。

 

3.絮凝劑的种类有哪些?

 

絮凝劑是能够降低或消除水中分散微粒的沉淀稳定性和聚合稳定性,使分散微粒凝聚、絮凝成聚集体而除去的一类物质。按照化学成分,絮凝劑可分为无机絮凝劑、有机絮凝劑以及微生物絮凝劑三大类。

无机絮凝劑包括铝盐、铁盐及其聚合物。

 

有机絮凝劑按照聚合单体带电集团的电荷性质,可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性型等几种,按其来源又可分为人工合成和天然高分子絮凝劑两大类。

 

在实际应用中,往往根据无机絮凝劑和有机絮凝劑性质的不同,把它们加以复合,制成无机有机复合型絮凝劑。微生物絮凝劑则是现代生物学与水处理技术相结合的产物,是当前絮凝劑研究发展和应用的一个重要方向。

 

4.无机絮凝劑的种类有哪些?

 

传统应用的无机絮凝劑为低分子的铝盐和铁盐,铝盐主要有硫酸铝(AL2(SO4)3?18H2O)、明矾(AL2(SO4)3?K2SO4?24H2O)、铝酸钠(NaALO3),铁盐主要有三氯化铁(FeCL3?6H20)、硫酸亚铁(FeSO4?6H20)和硫酸铁(Fe2(SO4)3?2H20)。

 

一般来讲,无机絮凝劑具有原料易得,制备简便、价格便宜、处理效果适中等特点,因而在水处理中应用较多。

 

5.无机絮凝劑硫酸铝的特点有哪些?

 

自19世纪末美国最先将硫酸铝用于给水处理并取得专利以来,硫酸铝就以卓越的凝聚沉降性能而被广泛应用。硫酸铝是目前世界上使用最多的絮凝劑,全世界年产硫酸铝约500万吨,其中将近一半用于水处理领域。

 

市售硫酸鋁有固、液兩種形態,固態的又按其中不溶物的含量分爲精制和粗制兩種,我國民間常用于飲用水淨化的固態産品明礬,就是硫酸鋁與硫酸鉀的複鹽,但在工業水及廢水處理中應用不多。

 

硫酸鋁適用的pH值範圍與原水的硬度有關,處理軟水時,適宜pH值爲5~6.6,處理中硬水時,適宜pH值爲6.6~7.2,處理高硬水,適宜pH值爲7.2~7.8。硫酸鋁適用的水溫範圍是20oC~40oC,低于10oC時混凝效果很差。硫酸鋁的腐蝕性較小、使用方便,但水解反應慢,需要消耗一定的堿量。

 

6.无机絮凝劑三氯化铁的特点有哪些?

 

三氯化鐵是另一種常用的無機低分子凝聚劑,産品有固體的黑褐色結晶體,也有較高濃度的液體。其具有易溶于水,礬花大而重,沈澱性能好,對溫度、水質及pH的適應範圍寬等優點。

 

三氯化鐵的適用pH值範圍是9~11,形成的絮體密度大,容易沈澱,低溫或高濁度時效果仍很好。固體三氯化鐵具有強烈的吸水性,腐蝕性較強,易腐蝕設備,對溶解和投加設備的防腐要求較高,具有刺激性氣味,操作條件較差。

 

三氯化鐵的作用機理是利用三價鐵離子逐級水解生成的各種羟基鐵離子來實現對水中雜質顆粒的絮凝,而羟基鐵離子的形成需要利用水中大量的羟基,因此使用過程中會消耗大量的堿,當原水堿度不夠時,需要補充石灰等堿源。

 

硫酸亞鐵俗稱綠礬,形成絮凝體快而穩定,沈澱時間短,適用于堿度高、濁度大的情況,但色度不易除淨,腐蝕性也較強。

 

7.无机高分子絮凝劑的种类有哪些?

 

无机高分子絮凝劑(IPF)是从60年代起发展起来的新型絮凝劑,目前,IPF的生产和应用在全世界都取得了迅速进展。

 

铝、铁和硅类的无机高分子絮凝劑实际上分别是它们由水解、溶胶到沉淀过程的中间产物,即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羟基和氧基聚合物。铝和铁是阳离子型荷正电,硅是阴离子型荷负电,它们在水溶态的单元分子量约为数百到数千,可以相互结合成为具有分形结构的集聚体。

 

它们的凝聚—絮凝过程是对水中颗粒物的电中和与粘附架桥两种作用的综合体现。水中悬浮颗粒的粒度在纳米到微米级,大多带负电荷,因此絮凝劑及其形态的电荷正负、电性强弱和分子量、聚集体的粒度大小是决定其絮凝效果的主要因素。目前无机高分子絮凝劑的种类已有几十种(主要品种见表8--1),产量也达到絮凝劑总产量的30%~60%,其中广泛使用的为聚合氯化铝。

 

8.无机高分子絮凝劑的特点有哪些?

 

Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羟基和氧基聚合物都會進一步結合爲聚集體,在一定條件下保持在水溶液中,其粒度大致在納米級範圍,以此發揮凝聚—絮凝作用會得到低投加量高效果的結果。

 

若比較它們的反應聚合速度,由Al→Fe→Si是趨于強烈的,同時由羟基橋聯轉爲氧基橋聯的趨勢也按此順序。因此,鋁聚合物的反應較緩和,形態較穩定,鐵的水解聚合物則反應迅速,容易失去穩定而發生沈澱,矽聚合物則更趨于生成溶膠及凝膠顆粒。

 

IPF的优点反映在它比传统絮凝劑如硫酸铝、氯化铁的效能更优异,而比有机高分子絮凝劑(OPF)价格低廉。现在它成功地应用在给水、工业废水以及城市污水的各种处理流程,包括预处理、中间处理和深度处理中,逐渐成为主流絮凝劑。但是,在形态、聚合度及相应的凝聚—絮凝效果方面,无机高分子絮凝劑仍处于传统金属盐絮凝劑与有机高分子絮凝劑之间的位置。

 

其分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝劑差很多,而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题。IPF的这些弱点促进了各种复合型无机高分子絮凝劑的研究和开发。

 

9.聚合氯化鋁的特點有哪些?

 

聚合氯化铝(PAC),又称碱式氯化铝,化学式为ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一种多价电解质,能显著地降低水中粘土类杂质(多带负电荷)的胶体电荷。由于相对分子质量大,吸附能力强,形成的絮凝体较大,絮凝沉淀性能优于其他絮凝劑。

 

PAC聚合度較高,投加後快速攪拌,可以大大縮短絮凝體形成時間。PAC受水溫影響較小,低水溫時使用效果也很好。它對水的pH值降低較少,適用的pH範圍寬(可在pH=5~9範圍內使用),故可不投加堿劑。PAC的投加量少,産泥量也少,且使用、管理、操作都較方便,對設備、管道等腐蝕性也小。因此,PAC在水處理領域有逐步替代硫酸鋁的趨勢,其缺點是價格較高。

 

另外,從溶液化學的角度看,PAC是鋁鹽水解—聚合—沈澱反應過程的動力學中間産物,熱力學上是不穩定的,一般液體PAC産品均應在半年內使用。添加某些無機鹽(如CaCl2、MnCl2等)或高分子(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)可提高PAC的穩定性,同時可增加凝聚能力。

 

从生产工艺讲,在PAC的制造过程中引入一种或几种不同的阴离子(如SO42-、PO43-等),利用增聚作用可以在一定程度上改变聚合物的结构和形态分布,进而提高PAC的稳定性和功效;如果在PAC的制造过程中引入其它阳离子组分,如Fe3+,使Al3+和Fe3+交错水解聚合,可制得复合絮凝劑聚合铝铁。

 

三氧化二铝含量是聚合氯化铝有效成分的衡量指标,一般而言,絮凝劑产品密度越大,三氧化二铝含量越高。一般来说,碱化度越高的聚合氯化铝吸附架桥能力越好,但因接近[Al(OH)3]n而易产生沉淀,因此稳定性也较差。

 

10.PAC的堿化度是什麽?

 

由于聚合氯化鋁可以看作是AlCl3逐步水解轉化爲Al(OH)3過程中的中間産物,也就是Cl-逐步被羟基OH-取代的各種産物。聚合氯化鋁的某種形態中羟基化程度就是堿化度,堿化度是聚合氯化鋁中羟基當量與鋁的當量之比。

 

實踐表明,堿化度是聚合氯化鋁的最重要指標之一,聚合氯化鋁的聚合度、電荷量、混凝效果、成品的pH值、使用時的稀釋率和儲存的穩定性等都與堿化度有密切關系。常用聚合氯化鋁的堿化度多爲50%~80%。

 

11.复合絮凝劑的特点和使用的注意事项有哪些?

 

复合絮凝劑有各种成分,其主要原料是铝盐、铁盐和硅酸盐。从制造工艺方面讲,它们可以预先分别羟基化聚合再加以混合,也可以先混合再加以羟基化聚合,但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态,才能达到优异的絮凝效果。

 

複合劑中每種組分在總體結構和凝聚—絮凝過程中都會發揮一定作用,但在不同的方面,可能有正效應,也可能有負效應。

 

IPF产品通常要综合考虑稳定性、电中和能力和吸附架桥能力三种因素。聚合铝、聚合铁类絮凝劑的弱点是分子量和粒度尚不够高而聚集体的粘附架桥能力不够强,因而需要加入粒度较大的硅聚合物来增强絮凝性能。但加入阴离子型的硅聚合物后,总体电荷会有所降低,从而减弱了电中和能力。

 

因此,目前的复合絮凝劑即使制造质量优良,与聚合铝相比,其效果只能提高10~30%。作为使用IPF的废水处理技术人员,必须了解不同种类复合絮凝劑的特性、适应性、优点及不足是同样重要的。在选用最合适的絮凝劑和投加工艺操作程序时,只有根据废水水质特点,仔细分析和判断,才能获得最佳的处理效果。

 

12.人工合成有机高分子絮凝劑的种类有哪些?

 

人工合成有机高分子絮凝劑多为聚丙烯、聚乙烯物质,如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等。这些絮凝劑都是水溶性的线型高分子物质,每个大分子由许多包含带电基团的重复单元组成,因而也称为聚电解质。包含带正电基团的为阳离子型聚电解质,包含带负电基团的为阴离子型聚电解质,既包含带正电基团又包含带负电基团,称之为非离子型聚电解质。

 

目前使用较多的高分子絮凝劑是阴离子型,它们对水中负电胶体杂质只能发挥助凝作用。往往不能单独使用,而是配合铝盐、铁盐使用。阳离子型絮凝劑能同时发挥凝聚和絮凝作用而单独使用,故得到较快发展。

 

我国当前使用较多的是聚丙烯酰胺类非离子型高聚物,常与铁、铝盐合用。利用铁、铝盐对胶体微粒的电性中和作用和高分子絮凝劑优异的絮凝功能,从而得到满意的处理效果。聚丙烯酰胺在使用中具有投量少,凝聚速度快,絮凝体粒大强韧的特点。我国目前生产的人工合成有机高分子絮凝劑中80%是这种产品。

 

13.聚丙烯酰胺类絮凝劑的特点有哪些?

 

聚丙烯酰胺PAM是一种目前应用最广泛的人工合成有机高分子絮凝劑,有时也被用作助凝劑。聚丙烯酰胺的生产原料是聚丙烯腈CH2=CHCN,在一定条件下,丙烯腈水解生成丙烯酰胺,丙烯酰胺再通过悬浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺属于水溶性树脂,产品有粒状固体和一定浓度的粘稠水溶液两种。

 

聚丙烯酰胺在水的實際存在形態是無規線團,由于無規線團具有一定的粒徑尺寸,其表面又有一些酰胺基團,因此能夠起到相應的架橋和吸附能力,即具有一定的絮凝能力。

 

但由于聚丙烯酰胺長鏈卷曲成線團,使其架橋範圍較小,兩個酰胺基締結後,相當于作用相互抵消而喪失兩個吸附位,再加上部分酰胺基卷藏在線團結構的內部,不能與水中的雜質顆粒相接觸和吸附,所以其擁有的吸附能力不能充分發揮。

 

为了使缔结在一起的酰胺基再次分开、内藏的酰胺基也能暴露在外表,人们设法将无规线团适当延伸展开,甚至设法在长分子链上增加一些带有阳离子或阴离子的基团,同时提高吸附架桥能力和电中和压缩双电层的作用。这样一来,在PAM的基础上又衍生出一系列性质各异的聚丙烯酰胺类絮凝劑或助凝劑。

 

比如說在聚丙烯酰胺溶液中加堿,使部分鏈節上的酰胺基轉化爲羧酸鈉,而羧酸鈉在水中容易離解出鈉離子,使COO-基保留在支鏈上,因此生成部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺。

 

陰離子型聚丙烯酰胺分子結構上的COO-基使分子鏈帶有負電荷,彼此相斥將原來締結在一起的酰胺基拉開,促使分子鏈由線團狀逐漸伸展成長鏈狀,從而使架橋範圍擴大、提高絮凝能力,作爲助凝劑其優勢表現得更爲出色。

 

陰離子型聚丙烯酰胺的使用效果與其“水解度”有關,“水解度”過小會導致混凝或助凝效果較差,“水解度”過大會增加制作成本。

 

14.什麽是陰離子型聚丙烯酰胺的水解度?

 

陰離子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解時PAM分子中酰胺基轉化成羧基的百分比,但由于羧基數測定很困難,實際應用中常用“水解比”即水解時氫氧化鈉用量與PAM用量的重量比來衡量。

 

水解比過大,加堿費用較高,水解比過小,又會使反應不足、陰離子型聚丙烯酰胺的混凝或助凝效果較差。一般將水解比控制在20%左右,水解時間控制在2~4h。

 

15.影响絮凝劑使用的因素有哪些?

 

(1)水的pH值

 

水的pH值对无机絮凝劑的使用效果影响很大,pH值的大小关系到选用絮凝劑的种类、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-参与絮凝劑的水解反应,因此,pH值强烈影响絮凝劑的水解速度、水解产物的存在形态和性能。

 

以通過生成Al(OH)3帶電膠體實現混凝作用的鋁鹽爲例,當pH值﹤4時,Al3+不能大量水解成Al(OH)3,主要以Al3+離子的形式存在,混凝效果極差。pH值在6.5~7.5之間時,Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3中性膠體,混凝效果較好。pH值﹥8後,Al3+水解成AlO2-,混凝效果又變得很差。

 

水的碱度对pH值有缓冲作用,当碱度不够时,应添加石灰等药剂予以补充。当水的pH值偏高时,则需要加酸调整pH值到中性。相比之下,高分子絮凝劑受pH值的影响较小。

 

(2)水溫

 

水温影响絮凝劑的水解速度和矾花形成的速度及结构。混凝的水解多是吸热反应,水温较低时,水解速度慢且不完全。

 

低温情况下,水的粘度大,布朗运动减弱,絮凝劑胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少,同时水的剪切力增大,阻碍混凝絮体的相互粘合;因此,尽管增加了絮凝劑的投加量,絮体的形成还是很缓慢,而且结构松散、颗粒细小,难以去除。

 

低温对高分子絮凝劑的影响较小。但要注意的是,使用有机高分子絮凝劑时,水温不能过高,高温容易使有机高分子絮凝劑老化甚至分解生成不溶性物质,从而降低混凝效果。

 

(3)水中雜質成分

 

水中雜質顆粒大小參差不齊對混凝有利,細小而均勻會導致混凝效果很差。雜質顆粒濃度過低往往對混凝不利,此時回流沈澱物或投加助凝劑可提高混凝效果。水中雜質顆粒含有大量有機物時,混凝效果會變差,需要增加投藥量或投加氧化劑等起助凝作用的藥劑。水中的鈣鎂離子、硫化物、磷化物一般對混凝有利,而某些陰離子、表面活性物質對混凝有不利影響。

 

(4)絮凝劑种类

 

絮凝劑的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质及浓度。如果水中污染物主要呈胶体状态,则应首选无机絮凝劑使其脱稳凝聚,如果絮体细小,则需要投加高分子絮凝劑或配合使用活化硅胶等助凝劑。

 

很多情况下,将无机絮凝劑与高分子絮凝劑联合使用,可明显提高混凝效果,扩大应用范围。对于高分子而言,链状分子上所带电荷量越大,电荷密度越高,链越能充分伸展,吸附架桥的作用范围也就越大,混凝效果会越好。

 

(5)絮凝劑投加量

 

使用混凝法处理任何废水,都存在最佳絮凝劑和最佳投药量,通常都要通过试验确定,投加量过大可能造成胶体的再稳定。一般普通铁盐、铝盐的投加范围是10~100mg/L,聚合盐为普通盐投加量的1/2~1/3,有机高分子絮凝劑的投加范围是1~5mg/L。

 

(6)絮凝劑投加顺序

 

当使用多种絮凝劑时,需要通过试验确定最佳投加顺序。一般来说,当无机絮凝劑与有机絮凝劑并用时,应先投加无机絮凝劑,再投加有机絮凝劑。

 

而处理杂质颗粒尺寸在50μm以上时,常先投加有机絮凝劑吸附架桥,再投加无机絮凝劑压缩双电层使胶体脱稳。

 

(7)水力條件

 

在混合阶段,要求絮凝劑与水迅速均匀地混合,而到了反应阶段,既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会,又要防止已生成的小絮体被打碎,因此搅拌强度要逐步减小,反应时间要足够长。

 

16.天然有机高分子絮凝劑的种类有哪些?

 

天然有机高分子絮凝劑在水处理中应用具有悠久的历史,直到今天,天然高分子化合物仍是一类重要的絮凝劑,只是使用量远低于人工合成高分子絮凝劑,原因是天然高分子絮凝劑电荷密度较小,分子量较低,且易发生生物降解而失去絮凝活性。

 

与人工合成的絮凝劑相比,天然有机高分子絮凝劑的毒性小,提取工艺简单,无论是化学成分还是生产工艺,都能很好地与自然和谐一致,因此研究、利用这些自然资源用作水处理药剂成为当前的热点,这与全球重视合理利用资源,保护和改善环境的形势密不可分。

 

目前天然高分子絮凝劑的种类很多,按照其主要天然成分(包括改性所用的基质成分),可以分为:壳聚糖类絮凝劑、改性淀粉絮凝劑、改性纤维素絮凝劑、木质素类絮凝劑、树胶类絮凝劑、褐藻胶絮凝劑、动物胶和明胶絮凝劑等。

 

這些天然高分子多數具有多糖結構,其中澱粉主鏈中僅含有一種單糖結構,屬于同多糖;殼聚糖、樹膠、褐藻膠等含有多種單糖結構,屬于雜多糖;木質素是一種特殊的芳香型天然高聚物;動物膠和明膠屬于蛋白質類物質。

 

17.使用高分子有机絮凝劑时,应注意哪些事项?

 

有机高分子絮凝劑属于线团结构的长链大分子,在水中必然经历一个溶涨过程,固体产品或高浓度液体产品在使用之前必须配制成水溶液再投加到待处理水中。

 

配制水溶液的溶药池必须安装机械搅拌设备,溶药连续搅拌时间要控制在30min以上。水溶液的浓度一般为0.1%左右,再高,溶液的粘度增大,投加困难,再低,需要的溶液池体积又会过大。溶药使用的水中应尽量避免含有大量的悬浮物,以避免有机高分子絮凝劑与这些悬浮物进行絮凝反应形成矾花,影响投加后的使用效果。

 

对固体有机高分子絮凝劑进行溶解时,固体颗粒的投加点一定要在水流紊动最强烈的地方,同时一定要以最小投加量向溶药池中缓慢投入,使固体颗粒分散进入水中,以防固体投加量太快在水中分散不及而相互粘结形成团块,团块的结构是内部有固体颗粒、外部包围部分水解物,这样的团块一旦形成,往往要花费很长时间才能再均匀地溶入水中,在连续溶药池中甚至可以存在长达数天。

 

固体颗粒的投加点一定要远离机械搅拌器的搅拌轴,因为搅拌轴通常是溶药池中水流紊动性最差的地方,溶解不充分的有机高分子絮凝劑经常会附着在轴上,日益积累,有时可以形成相当大的粘团,如果不及时认真地予以清理,粘团会越变越大,影响范围也就越来越大。

 

作为助凝劑时,一般要先在处理水中投加无机絮凝劑进行压缩双电层脱稳后,再投加有机高分子絮凝劑实现架桥作用。在无机絮凝劑投加充足的条件下,有机高分子絮凝劑的助凝效果不会因投加量的差异而有较大差别。因此,作为助凝劑时,有机高分子絮凝劑的投加量一般为0.1mg/L。

 

固体有机高分子絮凝劑容易吸水潮解成块,必须使用防水包装,保存地点也必须干燥,避免露天存放。

 

18.微生物絮凝劑的种类有哪些?

 

微生物絮凝劑与传统无机或有机絮凝劑有显著不同,它们或是直接利用微生物细胞,或是利用微生物细胞壁提取物、代谢产物等。

 

前者是微生物絮凝劑研究的主要方面,至今发现的具有絮凝性能微生物有17种以上,包括霉菌、细菌、放线菌和酵母,后者与有机絮凝劑为同类物质。微生物絮凝劑具有传统无机或有机絮凝劑所不能比拟的许多优点,如不产生二次污染、生产成本低等。

 

微生物絮凝劑的絮凝性能受诸多因素影响,内在因素包括絮凝基因的遗传和表达,外在因素则有微生物培养基的组成、细胞表面疏水性的变化、环境中二价金属离子的存在等。

 

目前,国外已有性能良好的微生物絮凝劑商品,如日本生产的NOC--1。微生物絮凝劑从研究到生产的关键问题是发展成熟的微生物育种技术,同时努力降低生产成本。我国的微生物絮凝劑研制正朝着这一方向迈进,但是离工业化生产还有一定距离。

 

19.如何确定使用絮凝劑的种类和投加剂量?

 

絮凝劑的选择和用量应根据相似条件下的水厂运行经验或原水混凝沉淀试验结果,结合当地药剂供应情况,通过技术经济比较后确定。选用的原则是价格便宜、易得,净水效果好,使用方便,生成的絮凝体密实、沉淀快、容易与水分离等。

 

混凝的目的在于生成較大的絮凝體,由于影響因素較多,一般通過混凝燒杯攪拌試驗來取得相應數據。混凝試驗在燒杯中進行,包括快速攪拌、慢速攪拌和靜止沈降三個步驟。

 

投入的絮凝劑经过快速搅拌迅速分散并与水样中的胶粒相接触,胶粒开始凝聚并产生微絮体;通过慢速搅拌,微絮体进一步互相接触长成较大的颗粒;停止搅拌后,形成的胶粒聚集体依靠重力自然沉降至烧杯底部。通过对混凝效果的综合评价,如絮凝体沉降性、上清液浊度、色度、pH值、耗氧量等,确定合适的絮凝劑品种及其最佳用量。

 

試驗用六聯攪拌機,它有六個可垂直移動的轉軸,其底部位置處帶有攪拌葉片,葉片尺寸6cm×2cm。

 

轉軸的旋轉速度和旋轉時間可以預先設定,能自動工作。一般試驗按快速攪動2min,n=300r/min;慢速攪動3min,n=60r/min。試驗時在6個1000mL大燒杯中加入1L原水後,分別放在六個轉軸的正下方,將轉軸下移到底;再在連接在一水平轉軸上的6個小玻璃燒杯內,依次加入不同數量的藥液,轉動水平軸,則小管內的藥液同時倒入相應的原水中。然後啓動攪拌器使其自動工作。

 

搅动自动停止后,将叶片从烧杯中缓慢拉起,静置20min,用移液管自水面下约10cm处,吸取水样25ml,用浊度计测量上清液的浊度。以投药量为横坐标,上清液的剩余浊度为纵坐标,绘制成曲线将不同絮凝劑的效果进行对比,根据除浊效果和综合技术经济多方面因素,选择确定处理这种废水的絮凝劑。

 

烧杯搅拌试验方法可分单因素试验和多因素试验两种。试验时要做到所用原水与实际水质完全相同,同时在根据水的pH值、杂质性质等因素考虑确定絮凝劑的种类、投加量、投加顺序,而且试验应该是实际过程的模拟,两者的水力条件(主要是GT值)必须相同或接近。

 

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助凝劑

 

1.什么是助凝劑?其作用是什么?

 

在废水的混凝处理中,有时使用单一的絮凝劑不能取得良好的混凝效果,往往需要投加某些辅助药剂以提高混凝效果,这种辅助药剂称为助凝劑。常用助凝劑有氯、石灰、活化硅酸、骨胶和海藻酸钠、活性炭和各种粘土等。

 

有的助凝劑本身不起混凝作用,而是通过调节和改善混凝条件、起到辅助絮凝劑产生混凝效果的作用。有的助凝劑则参与絮体的生成,改善絮凝体的结构,可以使无机絮凝劑产生的细小松散的絮凝体变成粗大而紧密的矾花。

 

2.常用助凝劑的种类有哪些?

 

助凝劑种类较多,但按它们在混凝过程中所起作用来说大致可分为如下两类:

 

(1)調節或改善混凝條件的藥劑

 

混凝过程应该在一定的pH值范围内进行,如果原水pH值不能满足此要求,则应调整原水的pH值,这类助凝劑包括酸和碱。原水pH值较低、碱度不足而使絮凝劑水解困难时,可以投加CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等碱性物质(常用的为石灰);而PH值较高时,则常用硫酸或CO2来降低原水的pH值。

 

对溶解性有机物含量较大的废水,可用Cl2等氧化剂来破坏有机物,提高对溶解性有机物的去除效果。另外亚铁盐作絮凝劑时,可用氯气将亚铁(Fe2+)氧化成高价铁(Fe3+),以提高混凝效果。

以上堿劑、硫酸和CO2、氯氣等本身並不起凝聚作用,只起輔助混凝的作用。

 

(2)加大矾花粒度、密度和结实性的助凝劑

 

混凝的結果要求生成粒度大、密度大和結實的礬花,既有利于沈澱,又不易破碎。爲獲得此種結果,結合水質的特點,有時必須在水中加入某種物質或藥劑。

 

如含有不宜沉降的质地较轻杂质的低浊废水中,加入二氧化硅、活性炭、粘土一类较粗颗粒或回流部分沉淀污泥可起到加重、加大矾花的作用;当采用铝盐、铁盐作絮凝劑只能产生细小而松散的絮凝体时,可投加聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨胶等高分子助凝劑,利用它们的强烈吸附架桥作用,使细小而松散的絮凝体变得粗大而密实。

 

3.絮凝劑、助凝劑在强化废水处理中的应用有哪些?

 

废水处理中投加絮凝劑可加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降,同时也能去除部分溶解性有机物。

 

这种方法具有投资少,操作简单,灵活等优点,特别适合于处理水量小,悬浮杂质含量较大的废水。采用无机絮凝劑时,因为投药量大,产生的污泥量也大,所以实际应用中主要采用人工合成有机高分子絮凝劑OPF,或采用无机絮凝劑与OPF相结合的方式。

 

據有關報道,在初級沈澱池,常使用陰離子型已水解的聚丙烯酰胺去除廢水中的懸浮雜質,而使用非離子型聚丙烯酰胺(PAM)時的效果不好。經驗表明,在初級沈澱池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺,可去除進場廢水中50%以上的懸浮粒子及40%以上的BOD5。

 

在废水的初级沉淀处理中,将有机高分子聚电解质与无机絮凝劑的混合使用,要比它们各自单独使用效果更好。由于进场废水中悬浮粒子的浓度、粒径分布及种类等随时会发生变化,就使得絮凝劑的最佳剂量有时难以控制。

 

这时若过量投加无机絮凝劑,用卷扫机理来沉淀去除悬浮杂质,方法虽然可行,但其缺点也是很突出的,一是作用时间比较长(15~30min),再是形成的絮体易破碎。如果在投加无机絮凝劑的同时,再加入一定量的有机高分子聚电解质,可使絮凝时间减少到2~5min,而且形成的絮体也比较结实。

 

在用沈澱法去除水中帶色有機膠體雜質時,可使用雙電解質系統。先用帶有高正電荷的陽離子型聚電解質使這些有機膠體脫穩,然後再用大分子量非離子型或陰離子型聚電解質使已脫穩的有機膠體絮凝成易沈澱的絮體。

 

二次沉淀池中常使用阳离子型聚电解质作絮凝劑,如聚二甲基已二烯氯化铵或聚氨甲基二甲基已二烯氯化铵等,但其投加量要比在初次沉淀池中少一些。原因是初次沉淀池中所添加的阴离子型聚电解质有一部分在进入二次沉淀池后继续发挥作用,而且二次沉淀池中所添加的聚电解质在污泥回流中能反复得到利用。

 

另外,混凝处理还可以去除废水中的磷酸盐和重金属离子。长期以来,人们一直采用投加金属盐类无机絮凝劑的方法来去除废水中的部分磷酸盐。

 

但实验证明,在保证磷酸根的去除率没有降低的前提下,用阳离子聚合物代替无机絮凝劑可以取得同样的除磷效果,这说明聚合物参与了对阴离子磷酸根的吸附。

 

例如某廢水處理場在混凝處理工藝中,用12mg/L硫酸鐵和3mg/L高電荷密度的陽離子聚合物,以及0.2mg/L高分子量的陰離子聚合物複合,代替原來23mg/L的硫酸鐵,在磷的去除率不變的情況下,使出水BOD5去除率從30%上升到了55%。

 

同時,采用混凝處理後,可以使活性汙泥階段産生的汙泥中無機物成分減少,提高活性汙泥的生物降解功能。

 

废水处理中使用的过滤、浮选等处理工艺中,通过使用无机絮凝劑和聚电解质助凝劑,可以提高出水水质。结合废水水质特点,絮凝劑可以单独使用,也可以多种絮凝劑复合使用或一主一辅复配使用(辅者作为助凝劑)。絮凝劑的选择可以通过烧杯静态试验初步筛选,再在生产装置上验证确定。

 

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汙泥調理劑

 

1.常用汙泥調理劑的种类有哪些?

 

調理劑又稱脫水劑,可分爲無機調理劑和有機調理劑兩大類。無機調理劑一般適用于汙泥的真空過濾和板框過濾,而有機調理劑則適用于汙泥的離心脫水和帶式壓濾脫水。

 

(1)無機調理劑

 

最有效、最便宜也是最常用的無機調理劑主要有鐵鹽和鋁鹽兩大類。鐵鹽調理劑主要包括氯化鐵(FeCl3?6H2O)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3?4H2O)、硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)以及聚合硫酸鐵(PFS)([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m)等,鋁鹽調理劑主要有硫酸鋁(Al2(SO4)3?18H2O)、三氯化鋁(AlCl3)、堿式氯化鋁(Al(OH)2Cl)、聚合氯化鋁(PAC)([Al2(OH)n?Cl6-n]m)等。

 

投加無機調理劑後,可以大大加速汙泥的濃縮過程,改善過濾脫水效果。而且鐵鹽和石灰聯用可以進一步提高調理效果。投加無機調理劑的缺點一是用量較大,一般來說,投加量要達到汙泥幹固體重量的5%~20%,從而導致濾餅體積增大;二是無機調理劑本身具有腐蝕性(尤其是鐵鹽),投加系統要具有防腐性能。

 

應當注意的是,采用氯化鐵作爲調理劑時,會增加對脫水汙泥處理設備金屬構件的腐蝕性,因此所配備的脫水汙泥處理設備的防腐等級應適當提高。

 

(2)有機調理劑

 

有機合成高分子調理劑種類很多,按聚合度可分爲低聚合度(分子量約爲1千~幾萬)和高聚合度(分子量約爲幾十萬~幾百萬)兩種;按離子型分爲陽離子型、陰離子型、非離子型、陰陽離子型等。與無機調理劑相比,有機調理劑投加量較少,一般爲汙泥幹固體重量的0.1%~0.5%,而且沒有腐蝕性。

 

用于污泥调理的有机调理剂主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝劑产品,主要有阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三类。

 

其中阳离子型聚丙烯酰胺能中和污泥颗粒表面的负电荷并在颗粒间产生架桥作用而显示出较强的凝聚力,调理效果显著,但费用较高。为降低成本,可以使用较便宜的阴离子型聚丙烯酰胺-石灰联用法,利用带有正电荷的Ca(OH)2絮体物将带负电的絮凝劑和污泥颗粒吸附在一起,形成一种复合的凝聚体系。

 

2.选择使用汙泥調理劑应考虑的因素有哪些?

 

(1)調理劑的品種特點

 

就常用的鋁鹽和鐵鹽無機調理劑而言,使用鋁鹽時的藥劑投加量較大,所形成的絮體密度較小,調理效果較差,在脫水過程中會堵塞濾布。

 

因此,在選用無機調理劑時,盡可能采用鐵鹽;當使用鐵鹽會帶來許多問題時,再考慮采用鋁鹽。無機調理劑與有機調理劑相比,藥劑投加量較大,形成的絮體顆粒細小,但絮體強度較高。因此在利用真空過濾機和板框壓濾機使汙泥脫水時,可以考慮采用無機調理劑。

 

與無機調理劑相比,有機調理劑藥劑投加量較小,形成的絮體粗大,但絮體強度較低,比無機調理劑形成的絮體更容易破碎。而且一旦絮體被破壞,不論采用無機調理劑還是有機調理劑,都不易恢複到原來的狀態。

 

因此在利用離心脫水機和帶式壓濾機使汙泥脫水時,可以考慮采用有機調理劑。在采用無機調理劑或有機調理劑中的一種難以達到理想的調理效果時,可以考慮將無機和有機調理劑複配使用,有時能取得更好的調理效果。比如石灰和三氯化鐵聯合使用,不但能起到調節pH值的作用,而且石灰和汙水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒結構還能增加汙泥的孔隙率,促進泥水分離。

 

(2)汙泥性質

 

不同性質的汙泥,選用調理劑的種類和投加量也有很大差異。對有機物含量高的汙泥,較爲有效的調理劑是陽離子型有機高分子調理劑,而且有機物含量越高,越適宜選用聚合度越高的陽離子型有機高分子調理劑。

 

而對以無機物爲主的汙泥,則可以考慮采用陰離子型有機高分子調理劑。汙泥性質的不同直接影響調理效果:初沈池汙泥較易脫水,而浮渣和剩余活性汙泥則較難脫水,混合汙泥的脫水性能則介于兩者之間。

 

爲達到一定的調理效果,所需調理劑的數量存在顯著差異。一般來說,越難脫水的汙泥其調理用藥劑量越大,汙泥顆粒細小,會導致調理劑消耗量的增加,汙泥中的有機物含量和堿度高,也會導致調理劑用量的加大。另外,汙泥含固率也影響調理劑的投加量,一般汙泥含固率越高,調理劑的投加量越大。

 

(3)溫度

 

汙泥的溫度直接影響著無機鹽類調理劑的水解作用,溫度低時,水解作用會變慢。如果溫度低于10oC,調理效果會明顯變差,可通過適當延長調理時間的方法改善調理效果。

 

使用有機高分子調理劑時,如果配制藥液的母液或自來水溫度過低或汙泥溫度過低,就會由于水的動力粘滯度和高分子調理劑溶液本身的粘度變大而不利于稀釋均勻和調理混合均勻,進而影響汙泥調理效果和脫水效果。

 

因此,冬季氣溫較低時,要重視汙泥輸送系統的保溫環節(從ASIAGAMING手机端系統排出的汙泥溫度一般不低于15oC),盡量減少汙泥輸送過程中熱量的損失。在必要的情況下,可以采取對有機高分子調理劑稀釋罐加熱或適當延長混合溶解時間和加大攪拌強度的方法改善溶解條件。

 

(4)pH值

 

汙泥的pH值決定無機鹽類調理劑的水解産物形態,同一種調理劑對不同pH值的汙泥的調理效果也大不相同。鋁鹽的水解反應受pH值的影響很大,其凝聚反應的最佳pH值範圍爲5~7。當pH值大于8或小于4時,難以形成絮體,也就是說失去了調理的作用。

 

而高鐵鹽調理劑受pH值的影響較小,無論汙泥呈酸性還是呈堿性,都能形成水解産物Fe(OH)3絮體,最佳pH值範圍爲6~11。亞鐵鹽在pH值爲8~10的汙泥中,其溶解度較高的水解産物能被氧化成溶解度較低的Fe(OH)3絮體。

 

因此選用無機鹽類調理劑時,首先要考慮脫水汙泥的具體pH值,如果pH值偏離其凝聚反應的最佳範圍,最好更換使用另一種調理劑。否則就要考慮在對汙泥進行調理之前,投加酸或堿調整汙泥的pH值,一般情況下,都不采取這種措施。

 

pH值對聚合電解質的調理效果也有影響,汙泥的pH值影響著調理劑分子的電離、荷電狀況以及分子形狀。

 

陽離子型聚合電解質在低pH值的酸性汙泥中的電離度較大,分子形狀趨向舒展;而在高pH值的堿性汙泥中電離度較小,分子形狀趨向卷曲。與陽離子型聚合電解質性質相反,陰離子型聚合電解質在低pH值的酸性汙泥中的電離度較小,分子形狀趨向卷曲;而在高pH值的堿性汙泥中電離度較大,分子形狀趨向舒展。

 

陰陽離子型聚合電解質的情況稍有不同,在等電點時,整個分子呈中性,正負兩種電荷相互吸引,故分子緊密卷曲成團。在等電點兩側,分子上都會有一種電荷過剩,因互相排斥作用而使分子趨向舒展。

 

(5)配制濃度

 

調理劑的配制濃度不僅影響調理效果,而且影響藥劑消耗量和泥餅産率,其中有機高分子調理劑影響更爲顯著。一般來說,有機高分子調理劑配制濃度越低,藥劑消耗量越少,調理效果越好。

 

這是因爲有機高分子調理劑配制濃度越低,越容易混合均勻,分子鏈伸展得越好,架橋凝聚作用發揮得越好,調理效果當然也越好。但配制濃度過高或過低都會降低泥餅産率。

 

而無機高分子調理劑的調理效果幾乎不受配制濃度的影響。經驗和有關研究表明,有機高分子調理劑配制濃度在0.05%~0.1%之間比較合適,三氯化鐵配制濃度10%最佳,而鋁鹽配制濃度在4%~5%最爲適宜。

 

(6)投加順序

 

當采用不止一種調理劑時,調理劑投加的順序也會影響調理效果。當采用鐵鹽和石灰作調理劑時,一般先投加鐵鹽,再投加石灰,這樣形成的絮體與水較易分離,而且調理劑總的消耗量也較少。

 

當采用無機調理劑和有機高分子調理劑聯合調理汙泥時,先投加無機調理劑,再投加有機高分子調理劑,一般可以取得較好的調理效果。

 

(7)混合反應條件

 

要想達到最好的調理效果,汙泥與調理劑實現完全充分的混合是非常必要的。但值得注意的是,汙泥與調理劑混合反應形成絮體後,決不能再被破壞,因爲絮體一旦受到破壞就很難恢複到原來的狀態。

 

經驗表明,針對某種汙泥,使用某種調理劑,只有混合反應的強度和時間在一定範圍內,才能取得較好的調理效果,而且調理效果會隨著停留時間的增加而降低。

 

這就是說,經過試驗確定了調理的時間和強度後,必須在實際操作中嚴格遵守執行。一方面不能隨意延長或縮短混合反應的時間,另一方面要盡可能快地使調理後的汙泥進入脫水機。

 

3.調理劑的投加量如何確定?

 

汙泥調理的藥劑消耗量沒有固定的標准,根據汙泥的品種、消化程度、固體濃度等具體性質的不同,投加量會出現一定的差異。因此,大多是在實驗室或在現場直接試驗確定調理劑的種類及具體投加量。

 

一般來說,按汙泥幹固體重量的百分比計,三氯化鐵的投加量爲5%~10%,硫酸亞鐵約爲10%~15%,消石灰的投加量爲20%~40%,聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵約爲1%~3%,陽離子型聚丙烯酰胺爲0.1%~0.3%。

 

據有關資料介紹,由于常用的聚丙烯酰胺系列有機合成高分子調理劑的價格較爲昂貴(有的品種是普通無機調理劑的十幾甚至二十倍以上),雖然其投加量較少,但折合調理每噸汙泥的費用,使用有機合成高分子調理劑的成本仍然較高。

 

普遍的做法是優選無機調理劑,當無機調理劑作用較差、難以達到理想的調理效果時,再考慮使用有機合成高分子調理劑或將無機和有機調理劑複配使用。

 

4.使用調理劑的注意事項有哪些?

 

爲了更好地使用調理劑,應注意以下事項:

 

  • 充分了解和掌握被處理汙泥的性質(濃度、成分等),

  • 試驗確定適合于汙泥性質和脫水機性質的調理劑種類,

  • 試驗確定調理劑的注入點、反應條件、投加量等,

  • 根據調理劑的性質確定調理劑的溶解、儲存等使用方法。

 

一般來說,無機調理劑適用于真空過濾脫水和板框壓濾脫水,而有機調理劑則較適用于離心脫水和帶式壓濾脫水。在使用離心脫水機和帶式壓力脫水機時,爲了形成不易破碎的粗大絮凝物,一般使用分子量在10萬、甚至100萬以上的陽離子系列高分子調理劑。

 

同時還要注意,由于離心脫水機是在2000~3000G的高離心力下進行固液分離,使用分子量越大的高分子調理劑,越容易形成堅固的絮凝物,越有利于脫水;而對帶式壓濾脫水機來講,分子量過高時,調理劑的部分粘性會殘留在絮凝物上,從而導致濾餅在濾布上的剝離性較差。就陽離子調理劑而言,對于同樣汙泥,和離心脫水機相比,帶式壓力脫水機要求調理劑的陽離子度較高、而投加量較少。

 

一般來說,汙泥濃度高時,使用高分子量的調理劑效果較好,而汙泥濃度低時,使用分子量較低的調理劑效果較好。

 

廢水生物處理産生的剩余汙泥和回流汙泥的性質相同,其主要成分是微生物的絮凝物,一般帶有負電荷,因此爲使剩余汙泥凝聚,最好使用陽離子的調理劑。

 

當前使用較多的陽離子調理劑是聚丙酰胺的共聚物或氨基甲基化變性物,通過調整陽離子變性條件,可得到不同陽離子度的調理劑。根據陽離子度的不同(可用膠體滴定法測定),陽離子調理劑可分爲高、中、低陽離子度調理劑。

 

5.脱水剂、调理剂与絮凝劑、助凝劑的关系是什么?

 

脫水劑是對汙泥進行脫水之前投加的藥劑,也就是汙泥的調理劑,因此脫水劑和調理劑的意義是一樣的。脫水劑或調理劑的投加量一般都以汙泥幹固體重量的百分比計。

 

絮凝劑应用于去除污水中悬浮物,是水处理领域的重要药剂。絮凝劑的投加量一般以待处理水的单位体积内投加的数量来表示。

 

脱水剂(调理剂)与絮凝劑、助凝劑的投加量都可以称为加药量。同一种药剂既可以在处理污水时应用为絮凝劑,又可以在剩余污泥处理过程中应用为调理剂或脱水剂。

 

助凝劑用在水处理领域作为絮凝劑的助剂时被称为助凝劑,同一种助凝劑在剩余污泥处理时一般不称助凝劑,而是统称为调理剂或脱水剂。

 

使用絮凝劑时,由于水中的悬浮物数量毕竟有限,为了实现絮凝劑与悬浮颗粒的充分接触,需要配备混合、反应设施,并且都要具有足够的时间,比如混合需要几十秒到数分钟、反应则需要15~30min。

 

而污泥脱水时从投加调理剂到污泥进入脱水机往往只有几十秒的时间,即只有相当于絮凝劑的混合过程、没有反应的时间,而且经验也表明,调理效果会随着逗留时间的延长而降低。

 

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消泡劑

 

1.消泡劑的种类有哪些?

 

消泡劑的效果与发泡液的种类有关,即有的消泡劑对某些发泡液效果显著,而对其它发泡液效果不明显,甚至没有作用。常用的消泡劑按成分不同可分为硅(树脂)类、表面活性剂类、链烷烃类和矿物油类。

 

(1)硅(树脂)类:硅树脂消泡劑又称乳剂型消泡劑,使用方法是将硅树脂用乳化剂(表面活性剂)乳化分散在水中后投加到废水中。二氧化硅细粉是另一种消泡效果较好的硅类消泡劑。

 

(2)表面活性剂类:此类消泡劑其实是乳化剂,即利用表面活性剂的分散作用,使形成泡沫的物质在水中保持稳定的乳化状态分散,从而避免生成泡沫。

 

(3)链烷烃类:链烷烃类消泡劑是用乳化剂把链烷烃蜡或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑,其用途与表面活性剂类的乳化型消泡劑类似。

 

(4)礦物油類:以礦物油爲主要消泡成分。爲了改善效果,有時混合金屬皂、矽油、二氧化矽等物質一起使用。此外,爲使礦物油容易擴散到發泡液表面,或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中,有時還可投加各種表面活性劑。

 

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pH調整劑

 

1.常用pH調整劑有哪些?

 

將含酸廢水pH值調高時,以堿或堿性氧化物爲中和劑,而將堿性廢水pH值調低時則以酸或酸性氧化物做中和劑。調整酸性廢水pH值時經常采用的中和劑有石灰、石灰石、白雲石、氫氧化鈉、碳酸鈉等,調整堿性廢水pH值時一般采用硫酸、鹽酸。

 

在對含酸廢水進行中和時,還可以就近使用一些堿性工業廢渣,比如化學軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機化工廠或乙炔發生站排放的電石廢渣(主要成分爲氫氧化鈣)、鋼廠或電石廠篩下的廢石灰、熱電廠的爐灰渣和硼酸廠的硼泥等。

 

在對堿性廢水進行處理時,也可以使用煙道氣利用其中的CO2、SO2等酸性氣體對廢水中的堿進行中和。

 

當廢水的pH值過大或過小時,爲減少pH值調整時所需的溶藥池和藥劑池容積及實現pH值調整的自動化控制,可以使用40%NaOH和98%H2SO4分別作爲含酸廢水和含堿廢水的pH值調整劑。同時可以避免使用石灰類堿劑所帶來的汙泥問題,減少二次汙染的機會。

 

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消毒劑

 

1.消毒劑的选择应考虑哪些因素

 

廢水經一級或二級處理後,水質改善,細菌含量也大幅度減少,但其絕對值仍很可觀,並有存在病原菌的可能。因此,廢水排入水體前應進行消毒處理。

 

目前,用氯化法消毒能産生有害物質,影響人體健康已廣爲人知,這是因爲氯與水中有機物作用,同時有氧化和取代作用,氧化作用可以促使去除有機物,而取代作用則是氯與有機物結合,形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

 

美國規定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度爲100μg/L,德國、加拿大、日本也分別規定爲25μg/L、350μg/L、100μg/L,我國1985年版《生活飲用水衛生標准》中也規定了氯仿的上限爲60μg/L。

 

有鉴于此,废水消毒一是要控制恰当的投剂量,二是采用其他消毒劑代替,如二氧化氯、臭氧、紫外线辐射等,以减少有害物质的生成。

各种消毒劑的优缺点和适用条件见表8--2。参考此表,可以初步确定应该使用的消毒劑。

 

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2.消毒劑的种类有哪些?各自的特点是怎样的?

 

常用的消毒劑有次氯酸类、二氧化氯、臭氧、紫外线辐射等。次氯酸类消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸钠等形态,主要是通过HOCl起消毒作用。

 

次氯酸类消毒劑的弱点是容易和水中的有机物生成氯代烃,而氯代烃已被确认为是对人体健康极为不利的,同时处理过的水会有一些令人不快的气味。

 

次氯酸类消毒劑粉尘和放出的氯气对人的呼吸道、眼睛及皮肤都有强烈的刺激作用,如果不慎溅入眼睛或触及皮肤,要立即用大量清水冲洗。存放环境要阴凉、通风和干燥,远离热源和火种,不能与有机物、酸类及还原剂共储混运,运输过程中要防止雨淋和日光曝晒,装卸时动作要轻,避免碰撞和滚动。

 

次氯酸类消毒劑消毒时往往发生的是取代反应,这也是使用次氯酸类消毒劑会产生氯代烃的根本原因,而臭氧和二氧化氯消毒时发生的是纯氧化反应,因而可以破坏有机物的结构,在杀菌的同时还可以提高废水的可生化性(BOD5/CODCr值),去除水中的部分CODCr。

 

二氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒相比,前者一次性投資低,運行費用高(大約0.1元/m3);後者一次性投資高,運行費用低(大約0.02元/m3)。

 

臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時間內達到消毒的效果,經過臭氧消毒和紫外線消毒的二沈池出水或回用水細菌總數和總大腸菌群等微生物指標可以達到要求,但他們的缺點是瞬時反應,無法保持效果,抵抗管道內微生物的滋生和繁殖,因此在回用水系統使用這兩種方法消毒時,往往需要在其出水中再投加0.05~0.1mg/L二氧化氯或0.3~0.5mg/L的氯,以保持管網末梢有足夠的余氯量。

 

3.氯的物化性質是怎樣的?

 

氯在常壓下是黃綠色氣體,在0oC和一個大氣壓時的密度爲3.2mg/mL,即約爲空氣的2.5倍重,具有強烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣,然後將氯氣加壓冷卻制得液氯,液氯極易氣化,沸點是-34.5oC。

 

加壓後的液氯成爲黃綠色透明液體,1kg液氯氣化後體積可以變爲300L。氯性質很活潑,能溶于水,溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強烈刺激性的窒息氣體,對人的呼吸系統、眼部及皮膚都能産生傷害,空氣中最高允許濃度爲1mL/m3。

 

雖不自燃,但可以助燃,在日光下與其他易燃氣體混合時會發生燃燒和爆炸,可以和大多數物質起反應。

 

氯是一种强氧化剂,具有杀菌能力强、价格低廉、来源方便的优点,是水处理行业应用历史最为悠久的消毒劑。

 

氯消毒的機理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細胞壁內擴散,與細胞的蛋白質反應生成化學穩定性極好的N-Cl鍵。另外,氯能氧化微生物的某些活性物質,抑制並殺死微生物。

 

4.如何防止氯中毒?

 

雖然空氣中最高允許濃度爲1mL/m3,但長期在低于此值的環境中工作,也會導致慢性中毒,表現爲患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙龈炎、口腔炎、皮膚搔癢症等疾病。

 

短時間暴露在高氯環境中,會導致急性中毒。輕度急性中毒表現爲喉幹胸悶、脈搏加快等症狀,重度急性中毒表現爲支氣管痙攣和水腫,甚至出現昏迷或休克。爲防止出現氯中毒的措施可總結如下:

 

⑴經常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低,常常會在聞不到氯味的時候,人就已經受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開設置,並在加氯間安裝監測及警報裝置,隨時對其中的氯濃度進行檢測。

 

⑵加氯間要靠近加氯點,兩者間距不超過30m。加氯間建築要堅固防火、耐凍保溫、通風良好、大門外開,並與其他工作間嚴格分開、沒有任何直接連通。由于氯比空氣重,因此當氯氣在室內泄漏後,會將空氣排擠出去,在封閉的室內下部積聚並逐漸向上擴散。所以加氯間的底部必須安裝強制排風設施,進氣孔要設在高處。

 

⑶加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等,照明和通風設備的開關也要設在室外,在進入加氯間之前,先進行通風。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水,並保持水壓穩定,同時還要有應對突然停水的措施。加氯間內要設置堿液池,並定時檢驗,保證堿液隨時有效。當發現氯瓶有嚴重泄漏時,戴好防毒面具,然後將氯瓶迅速移入堿液池中。

 

⑷當發現現場有人急性氯中毒後,要設法迅速將中毒者轉移到具有新鮮空氣的地方,對呼吸困難者,應當讓其吸氧,嚴禁進行人工呼吸,可以用2%的碳酸氫鈉溶液爲其洗眼、鼻、口等部位,還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。

 

5.使用液氯瓶時的注意事項有哪些?

 

液氯是目前国内外应用最广的消毒劑,除消毒外还有氧化作用。液氯通常在钢瓶中贮存和运输,使用时,液氯转变成氯气加入水中。

 

⑴氯瓶內壓力一般爲0.6~0.8MPa,所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫熱源,以免氣化時壓力過高發生爆炸。液氯和幹燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒有腐蝕性,但遇水或受潮時,化學活性增強,能腐蝕大多數金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05~0.1MPa的余壓,不能全部用空,以免進水。

 

⑵液氯變成氯氣要吸收熱量,1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時,氯瓶從空氣中吸收的熱量有限,液氯氣化的數量受到限制時,需要對氯瓶進行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶,也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快,一般可使用15~25oC的溫水連續淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。

 

⑶要經常用10%氨水檢查加氯機與氯瓶的連接處是否泄漏,如果發現加氯機的氯氣管出現堵塞現象,切不可用水沖洗,可以用鋼絲疏通,再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。

 

⑷開啓前要檢查氯瓶的放置位置是否正確,一定要保證出口朝上,即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時,要先緩慢開半圈,隨即用10%氨水檢查是否漏氣,一切正常後再逐漸打開。如果閥門難以開啓,不能用榔頭敲擊,也不能長板手硬扳,以防將閥杆擰斷。

 

6.使用次氯酸鈉消毒時的注意事項有哪些?

 

固態次氯酸鈉NaClO爲白色粉末,具有刺激性氣味,在空氣中極不穩定,受熱後迅速分解。商品固態次氯酸鈉的有效氯一般爲10%~12%,常用制備方法是液堿氯化法,即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進行反應。商品固態次氯酸鈉使用方便,但消毒效果比氯差,費用也高于氯消毒。

 

由于次氯酸鈉容易因陽光、溫度的作用而分解,一般用次氯酸鈉發生器就地制備後立即投加。利用钛陽極電解食鹽水(沿海地區可用海水作爲鹽溶液),得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體,含有效氯6g/L~11g/L。一般每生産1kg有效氯,食鹽消耗量約3~4.5kg,耗電量5~10kWh,通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

 

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存,而且必須在避光低溫環境下存放。電解生産次氯酸鈉溶液最好是使用多少,隨時生産多少。氣溫低于30oC時,每天損失有效氯0.1~0.15mg/L,如果氣溫超過30oC,每天損失有效氯可達0.3~0.7mg/L。因此,如果爲了具有一定儲備量以備用,一般夏天儲存時間不超過一天,冬天不超過7d。

 

7.使用漂白粉消毒時的注意事項有哪些?

 

漂白粉CaCl2?Ca(OCl)2?2H2O爲白色粉末,有氯的氣味,含有效氯20%~25%。漂白粉易吸潮,性質極不穩定,日光照射、受熱均能使其變質而降低有效氯成分。

 

與有機物、易燃液體混合能發熱自燃,受高熱會發生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)2?2Ca(OH)2?2H2O加工成的片劑,含有效氯60%~70%。氯片和漂粉精穩定性比漂白粉高,可以在常溫下儲存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同,以有效氯計的加氯量、接觸時間等參數可以參照液氯。

 

使用漂白粉作消毒劑,需配成溶液加注,而且一般需设混合池。每包50kg的漂白粉先加400~500kg水搅拌成10%~15%溶液,再加水调成1%~2%浓度的溶液。混合池通常有隔板式与鼓风式两种。用氯片消毒时,废水流入特制的氯片消毒器,浸润溶解氯片,并与之混合,然后再进接触池。

 

8.二氧化氯的物化性質是怎樣的?

 

二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體,性質極不穩定,與氯一樣的刺激性氣味,毒性比氯要大,相對密度爲2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體,並很容易揮發。

 

二氧化氯很容易爆炸,溫度升高、暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦,都可能發生爆炸,而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過10%時或水中二氧化氯濃度超過30%就會發生爆炸。

 

二氧化氯易溶于水,在水中的溶解度是氯的5倍,但ClO2不和水起化學反應,在水中極易揮發,在光線照射下容易發生光化學分解。貯存在敞開容器中的ClO2水溶液,ClO2含量會下降很快。因此,二氧化氯不宜貯存,最好現場制取和使用。

 

市場上銷售的商品穩定二氧化氯溶液,多爲無色或略帶黃綠色透明液體,二氧化氯含量一般在2%左右,而且要加入一定量的特制穩定劑(如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等),但運輸和儲存時仍要注意避開高溫和強光。因此,采用二氧化氯消毒時,最好在現場邊生産邊使用。二氧化氯殺菌後生成無毒物質,對環境水體沒有汙染。

 

9.使用二氧化氯時的注意事項有哪些?

 

⑴在水处理中,二氧化氯的投加量一般为0.1~1.5mg/L,具体投加量随原水性质和投加用途而定。当仅作为消毒劑时,投加范围是0.1~1.3mg/L;当兼用作除嗅剂时,投加范围是0.6~1.3mg/L;当兼用作氧化剂去除铁、锰和有机物时,投加范围是1~1.5mg/L。

 

⑵二氧化氯是一種強氧化劑,其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料,要避免與還原劑接觸,以免引起爆炸。

 

⑶采用現場制備二氧化氯的方法時,要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸,一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。

 

⑷在工作區和成品儲藏室內,要有通風裝置和監測及警報裝置,門外配備防護用品。

 

⑸穩定二氧化氯溶液本身沒有毒性,活化後才能釋放出二氧化氯,因此活化時要控制好反應強度,以免産生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸。

 

⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝,儲存于陰涼通風處,避免陽光直射和與空氣接觸,運輸時要注意避開高溫和強光環境,並盡量平穩。

 

10.二氧化氯的制備方法有哪些?

 

二氧化氯的制備方法有很多種,在水處理行業中,一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應的辦法生産,還有使用次氯酸鈉酸化後與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應式分別如下:

 

2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O

Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O

10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+4H2O+2HCl

NaClO+2HCl+2NaClO2→2ClO2+3NaCl+H2O

 

使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時,先調制pH﹤2.5的氯水溶液,再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進入反應室,在反應室中充分混合和反應,生成二氧化氯。理論上,每10g亞氯酸鈉加3.9g氯,可生成7.5g二氧化氯。爲了防止未起反應的亞氯酸鈉被帶入水中,通常要加入比理論值多的過量氯。

 

其他方法與上述方法的操作基本類似,爲保證反應過程的安全性,酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液,也都是要加入過量的酸,以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉化率。生成的ClO2溶液可按照合適的投加量直接加到水中進行消毒。

 

国内市场上有许多使用电解法生产二氧化氯的设备,但实际上,这些设备制造的所谓二氧化氯至多是二氧化氯和氯的复合物,不可能彻底解决氯类消毒劑会产生氯代烃的问题,而且已经有使用复合二氧化氯时发生爆炸的事例。

 

8

氧化劑與還原劑

 

1.廢水處理中常用的氧化劑和還原劑有哪些?

 

(1)從理論上說,氧化還原電位不同的兩種物質都可以相對地成爲氧化劑或還原劑,但在廢水處理實踐中能夠使用的氧化劑或還原劑必須滿足以下要求:

 

  • 對廢水中希望去除的汙染物質有良好的氧化或還原作用

  • 反應後生成的物質應當無害以避免二次汙染

  • 價格便宜、來源可靠

  • 能在常溫下快速反應、不需要加熱

  • 反應時所需的pH值最好在中性,不能太高或太低。

 

(2)在廢水處理中常用的氧化劑有:

 

  • 在接受電子後還原變成帶負電荷離子的中性原子,如O2、Cl2、O3等;

  • 帶正電荷的原子,接受電子後還原成帶負電荷的離子,比如在堿性條件下,漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中的次氯酸根OCl-中的CL+和二氧化氯中的Cl4+接受電子還原成Cl-;

  • 帶高價正電荷的原子在接受電子後還原成帶低價正電荷的原子,例如三氯化鐵中的Fe3+和高錳酸鉀中的Mn7+在接受電子後還原成Fe2+和Mn2+。

 

(3)在廢水處理中常用的還原劑有:

 

  • 在給出電子後被氧化成帶正電荷的中性原子,例如鐵屑、鋅粉等;

  • 帶負電荷的原子在給出電子後被氧化成帶正電荷的原子,例如硼氫化鈉中的硼元素爲負5價,在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞,同時自身被氧化成正三價。

  • 金屬或非金屬的帶正電的原子,在給出電子後被氧化成帶有更高正電荷的原子。例如硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的二價鐵離子Fe2+在給出一個電子後被氧化成三價鐵離子Fe3+;二氧化硫SO2和亞硫酸鹽SO32-中的四價硫在給出兩個電子後,被氧化成六價硫,形成SO42-。

2021年9月1日 10:25
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