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聚合氯化铝絮凝剂处理生活污水的基本技术论证         ★★★★ 【字体:
聚合氯化铝絮凝剂处理生活污水的基本技术论证
作者:付伟昌 唐…    文章来源:不详    点击数:    更新时间:2006-11-12



文章摘要:   一、 背景和意义   1997年1月20日, 联合国发出了淡水资源短缺的警报:“缺水问题将严重制约下世纪的经济和社会发展,并可能导致国家间的冲突”。这份题为《对世界淡水资源的全面评估》的报告指出,目前全世界1/5以上的人口,即12亿人面临“中高度到高度缺水的压力”。该报告还预测,到2025年,世界人口将激增到83亿,全世界将有1/3的人口遭受“中高度到高度缺水的压力”。   随着工业的发展和人口急剧增长,淡水紧缺问题已引起世界各国的普遍关注,我国面临的淡水紧缺问题尤其严峻。我国水资源居世界第六位,但人均水量仅为世界人均水量的四......


  目前市场上流行的絮凝剂主要有:季胺盐型阳离子高分子化合物、ZBH-502 聚合氯化铝(PAC)、ZBH- 净水王系列高效复合混凝剂、ZBH-聚硅酸系列混凝剂、ZBH-聚丙烯酰胺系列絮凝剂、ZBH-201絮凝脱色剂、ZBH-202 季铵型絮凝剂、ZBH-203 除油絮凝剂(油水分离剂)、二氯异氰脲酸钠、HB-901 杀菌灭藻剂、HB-902 固体活性溴杀菌灭藻剂、HS-916清洗剂系列、高效阳离子有机高分絮凝剂JY-02、多功能复合型絮凝剂JYF系列、Polyelectrolyte(DMCTH)、阳离子高分子絮凝剂JC-48XX系列、阳离子絮凝剂 HYC—601、乳液型E-HYM阳离子絮凝剂、阴离子絮凝剂HY─3、阳离子絮凝剂HYM、聚合硫酸铁(PFS)等等。

  四、影响絮凝效果的因素

  絮凝剂对胶体分散系的混凝过程,实质上是絮凝剂-溶剂、絮凝剂-胶体、胶体-溶剂这三种关系综合作用的结果。为了提高絮凝效果,就必须根据废水中胶体和细微悬浮物的性质和浓度,正确地控制絮凝过程的工艺条件。影响絮凝的因素很多,现归纳如下:

  1、水温  絮凝剂的水解与温度有关,一般说来,水温20~30℃为宜。每当温度升高10℃时,水解速度增加1倍。温度尤其对铝盐的絮凝效果影响较大,当水温低于5℃时,铝盐的水解速度极慢,作用显著降低。温度在10~15℃下,生成Al(OH)3絮团是无定形,松散不易沉降,水温低,水的耗滞系数大,阻力增加,碰撞次数减少,影响絮凝效果。这时可投加高分子助凝剂以改善处理效果,或用气浮法代替沉淀法作为后续处理过程。而当温度升高时,絮团比较紧密,易于沉降。

  2、pH值  铝、铁盐絮凝剂水解产物中主要起絮凝作用的是多核多羟基阳络离子的电性中和作用和吸附桥连作用,其次是氢氧化物沉淀的卷带网捕作用。如用铝、铁盐处理废水时,水解反应式为:

   MeA + H2O ===== MeOH + H+ + A—

  Me+ + H2O ===== MeOH + H+

  其中,Me+代表絮凝剂中的阳离子;A—代表絮凝剂中的阴离子。由水解方程式可知,水解进行结果使溶液pH值降低。若原水碱度不足,要中和新增加的H+离子时,应投入碱类药剂以提高碱度。一般投入助凝剂,如加入石灰或苏打(约20mg/L,以CaO计)。是典型的两性化合物

  在酸性溶液中  Al(OH)3 + 3H+ ==== Al3+ + 3H2O 

  在碱性溶液中  Al(OH)3 + OH— ==== AlO2 + 2H2O

  当PH<4时,水中无Al(OH)3胶粒存在,呈[Al(OH)n]3+, n = 6~10。

  当4<PH<6时,为[Al6(OH)15]3+、[Al7(OH)17]3+、[Al8(OH)20]4+、[Al13(OH)34]5+等。

  当6<PH<8时,发生[Al(OH)3]沉淀。

  当PH>8时,呈[Al(OH)4]、[Al8(OH)26]2—等铝的离子。

  所以溶液最适宜的pH值为6.4~7.8。铁盐絮凝时pH值在5~7范围内,Fe(OH)3絮团可以迅速形成,最佳的pH值为6.0~6.4;但有的资料指出以pH值9~11为佳。

  (3)混凝剂的种类及用量 混凝剂品种的选择除了考虑来源、成本等因素外,还应该考虑以下问题:当水循环使用时,混凝剂不应带入对生产有害的物质;絮凝剂的用量取决于胶体的浓度、电性正负和电荷数量以及絮凝过程的pH值。各种絮凝的最佳用量范围是互不相同的。

  无机盐絮凝剂的用量与作用离子的电荷有关。例如,使带负电胶体脱稳所需的Na+、Ca2+和Al3+的用量大体成1:10-2:10-3的比例。使胶体絮凝的絮凝剂用量范围随胶体浓度的增大而变宽,随絮凝剂分子量的增大而变窄。高分子絮凝剂,使胶体絮凝和再稳的计量要比铝铁盐低得多,在使用高分子絮凝剂时尤其要十分注意使用量。

  (4)搅拌强度和时间  絮凝工艺过程包括混合、反应和分离三个阶段。混合阶段的基本要求是使药剂迅速而均匀地扩散到废水中,并形成微絮凝,因而搅拌强度要大,但时间要短。在反应阶段则要求水流有适当的速度梯度,既要为微絮凝的成长创造良好的碰撞机会,又要防止已形成的絮凝体被打碎,因而搅拌强度要比混合阶段小,但时间要比较长。上述两个阶段的搅拌强度和时间要求,由它们各处的速度梯度G或速度梯度与停留时间乘积GT值来体现。一般水处理中,混合阶段的G值约为500~1000s—1,混合时间为10~30s,一般不超过2min;在反应阶段,G值约为10~100s-1,停留时间一般为15~30min,GT值在104~105范围内,主要是使水中微粒凝聚成矾花并增大而沉淀(或上浮)的过程。在废水处理中,搅拌强度和时间应取低限值。

  (5)水样  对不同水样,由于废水中的万分不同,同一种絮凝剂的处理效果可能会相差很大。

  (6)助凝剂  有时当单用絮凝剂不能取得较好的效果时,可以投加某种称为助凝剂的辅助药剂来调节、改善絮凝条件,提高处理效果。助凝剂主要起以下几方面的作用:

  ① 通过投加酸性或碱性物质来调整pH值。 

  ② 通过投加活化硅胶、骨胶、PAM等改善絮凝体结构,利用高分子助凝剂的吸附架桥作用以增强絮凝体的密实性和沉降性能。

  ③ 通过投加氯、臭氧等氧化剂,在采用FeSO4是,可将Fe2+氧化Fe3+为,当废水中有机物过高时,也可使其氧化分解,破坏其干扰或使胶体脱稳,以提高絮凝效果。

  常见的助凝剂有PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氯气、氧化钙、活性炭等。

  五、聚合铝水处理领域应用概况

  在水处理工程领域中,聚合氯化铝絮凝剂在国内外的需求量日益激增,尤其在给水处理中已逐渐取代传统的凝聚剂而成为主流絮凝剂。大量的应用实践证明,使用聚合氯化率替代传统的铁、铝盐混凝剂,可明显提高水厂的净化效能、降低处理成本、改善出水水质。其主要优点表现在:    

  (一)、优良的凝聚除浊脱色和去除腐殖质的效果及较广泛的使用pH范围  聚合氯化铝不仅具有强烈的凝聚除浊效果,而且也具有明显脱色及去除腐殖质的效果。在相同处理条件下达到最佳絮凝作用,聚合铝所需剂量比传统铝盐要减少2/3之多。在相同剂量条件下,使用聚合铝能够获得比传统铝盐更低的残余浊度,因而可以以较低剂量得到相同的处理结果。此外,聚合铝使用的pH范围比传统铝盐要宽的多。

  (二)、良好的低温

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