01
廢水處理中常用藥(yào)劑(jì)的種類有(yǒu)哪些?
為了使廢水處理後達標排放或進(jìn)行回用,在處理過程需要使用多種化學藥(yào)劑。根據用途(tú)的不同,可以將這些藥劑(jì)分成以下幾(jǐ)類(lèi):
⑴絮凝劑:有時又稱為混(hún)凝劑,可作為強化固(gù)液分離(lí)的手段,用於初沉池、二(èr)沉池、浮選池及三(sān)級處理或(huò)深度(dù)處理等工藝環(huán)節。
⑵助凝劑:輔助絮凝劑發揮作用,加強(qiáng)混凝效果。
⑶調理(lǐ)劑:又(yòu)稱為脫水劑,用於對(duì)脫水(shuǐ)前剩餘汙泥的(de)調(diào)理,其(qí)品種包括上述的部(bù)分絮凝劑和助凝劑。
⑷破乳劑(jì):有時也稱脫穩劑,主要用於對含有乳化油的含油廢水氣浮前的預處理,其品(pǐn)種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。
⑸消泡劑:主要用於消除曝氣或攪拌過程中出現的大量泡沫。
⑹pH調整劑:用於將酸(suān)性廢水和堿性廢水的pH值調(diào)整為中性。
⑺氧化還原劑:用於含(hán)有氧化性(xìng)物質或(huò)還原性物質的工業廢水(shuǐ)的處理。
⑻消毒劑:用於在廢水處理後排放或回(huí)用前的消毒處理。
以上藥劑的種類雖然很多,但(dàn)一種藥劑(jì)在不同的場合使用,起到(dào)的作用(yòng)不同,也就會擁有不同的稱呼。比如說Cl2,應用(yòng)在加(jiā)強汙水的混凝處理效果時被(bèi)稱為助凝劑,用於氧化(huà)廢水中的氰化物或有機物時被稱(chēng)為氧化劑,用於消毒處理(lǐ)自然就被稱為消毒劑。
02
什麽是絮凝(níng)劑?其作用是什麽?
絮凝劑在汙水處理領域作為(wéi)強化固液分(fèn)離的手段(duàn),可用於(yú)強化汙水的初次沉澱、浮(fú)選處理及活(huó)性汙泥(ní)法之後的二次沉澱,還可用於汙水三級處理或深度處理。當用於(yú)剩餘汙泥(ní)脫水前的調理時(shí),絮凝劑和助凝劑就變成了汙(wū)泥調理劑或脫水劑。
在應用傳統的(de)絮凝劑時,可以使用投加助凝劑的方法來加強絮凝效(xiào)果。例如把活化矽酸作為(wéi)硫酸亞鐵、硫酸鋁等(děng)無機絮凝劑的助凝劑並分前後順序投加,可以取得很好的絮凝作用。因此,通俗地講,無機高分子絮凝劑IPF其實就是把助凝劑與絮凝劑結合在一起製備然(rán)後合並投加來簡化用戶的操作。
混凝處理通常置於固液分離設施前,與分離設施組合起來、有效地去除原水中的粒度為1nm~100μm的懸浮物和膠體物質,降(jiàng)低出水濁度(dù)和CODCr,可用在汙水處理流程的預處理、深度處理,也可用於(yú)剩餘汙泥處理。混凝處理還可有(yǒu)效(xiào)地去除水中的微(wēi)生物、病原菌,並可去除汙水中(zhōng)的(de)乳化油、色度、重金(jīn)屬離子及其他(tā)一些汙染物,利用混凝沉澱處理汙水中含有的磷時去除率可高(gāo)達90~95%,是最便宜而又高效的除磷方法。
03
絮凝劑的作用機理是什麽?
水中膠體顆粒微小、表麵水化(huà)和(hé)帶電(diàn)使其具有穩定性,絮凝劑投加到水中後水解成帶電膠體與其周圍(wéi)的(de)離子組成雙電層結構的膠團。采用投藥後快速攪(jiǎo)拌的方式,促進水中(zhōng)膠體(tǐ)雜質顆粒與絮(xù)凝劑水解(jiě)成的膠團的碰撞機會和次數。水中的雜質顆粒在絮凝劑的(de)作用下首先失去穩定性,然後相互凝聚成尺寸較大的顆粒,再在分離設(shè)施(shī)中沉澱下去(qù)或(huò)漂浮上來(lái)。
攪拌產生的(de)速度梯度(dù)G和攪拌(bàn)時間T的乘積GT可以間(jiān)接表(biǎo)示在整個反應(yīng)時間內顆粒碰(pèng)撞的總次數,通(tōng)過改變GT值可以控製混(hún)凝反應效果。一般控製GT值(zhí)在104~105之間,考(kǎo)慮(lǜ)到雜質顆粒濃度對(duì)碰撞的影響,可以用GTC值(zhí)作為表征(zhēng)混凝效(xiào)果的控製參數,其中C表示汙水(shuǐ)中雜質顆粒的質量(liàng)濃度,而且建議GTC值在100左右。
促使絮凝劑迅速(sù)向水中擴散(sàn),並與(yǔ)全部廢水混合均勻的過(guò)程就是混合。水中的雜質顆(kē)粒與絮凝劑作用,通過壓縮雙(shuāng)電層和(hé)電中和等機理,失去或(huò)降低穩定性(xìng),生成微絮粒的過程稱為凝聚。凝聚生成微絮粒在架橋物質和水流(liú)的攪(jiǎo)動下,通過吸附架橋和沉(chén)澱物網捕等機理成長為大絮體的過程稱為絮凝。混合、凝聚和(hé)絮凝合起來稱為(wéi)混凝,混合過程一般在混合池(chí)中完成,凝(níng)聚和絮凝(níng)在反應池中進行。
04
絮凝劑(jì)的(de)種類有哪些?
絮凝劑是(shì)能夠降低或消除水中分散微粒的沉澱穩定性和聚合穩定性,使分散微粒凝(níng)聚、絮凝成聚集體(tǐ)而除去的一類(lèi)物質。按照化學成分,絮凝劑可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑以及(jí)微生物絮凝劑三大類。
無機絮凝(níng)劑包括鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。有機絮凝劑按照聚合單體帶電集團(tuán)的電(diàn)荷性質,可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性型等(děng)幾種,按其來源又可分為人工合(hé)成和天然高分子絮凝劑兩大類。在實際應用中(zhōng),往往根據無機絮凝劑和有機絮凝劑性質的不同,把它們加以複(fù)合,製成無機有機複合型絮凝劑(jì)。微(wēi)生物絮凝劑則是現代生物(wù)學(xué)與水處理技術相結合的產物,是當前絮(xù)凝劑研究發展和應用的(de)一個重要(yào)方向。
05
無機絮凝劑的種類有哪些?
傳統應用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽,鋁鹽主(zhǔ)要有硫酸鋁(AL2(SO4)3∙18H2O)、明礬(fán)(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O)、鋁(lǚ)酸鈉(NaALO3),鐵鹽(yán)主要有(yǒu)三氯化鐵(FeCL3∙6H20)、硫酸亞鐵(FeSO4∙6H20)和硫酸(suān)鐵(Fe2(SO4)3∙2H20)。
一般來講,無機絮凝劑具有原料易得,製備簡便、價格便(biàn)宜、處理效果適中等特點,因而(ér)在水處理中(zhōng)應用較多。
06
無機絮凝劑硫(liú)酸鋁的特點有哪些(xiē)?
自(zì)19世紀(jì)末美國最先將硫酸鋁用於給(gěi)水(shuǐ)處理(lǐ)並取得專利以來,硫酸鋁就以卓越的(de)凝聚(jù)沉降性能(néng)而(ér)被廣泛應用。硫酸鋁(lǚ)是目(mù)前世界(jiè)上使用最多的絮凝劑,全世界年產硫酸鋁約500萬噸(dūn),其中將近一半用於水處理領域。市售硫酸鋁有固、液(yè)兩種形態,固態的又按其中(zhōng)不溶物的含量分為精(jīng)製(zhì)和粗製兩種,我國民(mín)間常用於飲用水淨化的固態產品(pǐn)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(yòng)的pH值範圍與原水(shuǐ)的(de)硬度有關,處理軟水時,適宜pH值為5~6.6,處理中硬水時,適宜pH值為(wéi)6.6~7.2,處(chù)理高硬水(shuǐ),適宜pH值為7.2~7.8。硫酸鋁適用的水溫範圍(wéi)是20oC~40oC,低於10oC時混凝效果(guǒ)很差(chà)。硫(liú)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。
07
無機(jī)絮凝劑三氯(lǜ)化鐵的特(tè)點有哪些?
三(sān)氯化鐵是(shì)另一種常用的無機低分子凝聚劑,產品有固體的黑褐色結晶體,也有較高濃度的液體(tǐ)。其具有易溶於水,礬花大(dà)而重,沉澱性能好,對溫度、水質及pH的適應範圍寬(kuān)等(děng)優點。三(sān)氯化鐵的適用pH值範(fàn)圍是9~11,形成的絮體密度大,容易沉澱,低溫或高濁度時效果仍很好。固體三(sān)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(tiáo)件較差。
三氯化鐵的作(zuò)用(yòng)機理是利用三價(jià)鐵離子逐級水解生成(chéng)的各種羥基鐵離子來(lái)實現對水中雜質顆粒的絮凝,而羥基鐵離子的形成需要利用水中大量的羥基,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(chéng)絮凝體快而穩定,沉(chén)澱(diàn)時(shí)間短,適用於堿度高、濁(zhuó)度大的情況,但色度不易除淨,腐(fǔ)蝕性也較強。
08
無機高分子(zǐ)絮凝劑的種類有哪些?
無機高分子絮凝劑(IPF)是從60年代起發展起來的新型絮凝劑,目前,IPF的生產和應用在全世界都取得了(le)迅速進展。鋁(lǚ)、鐵和矽類(lèi)的無機高分子(zǐ)絮凝劑實際上分別是它(tā)們由(yóu)水(shuǐ)解、溶膠到沉澱過程的中間產物,即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基(jī)和氧基聚合物。鋁和鐵是陽離子型荷正電,矽是陰離子型荷負電,它們在水溶態的單元分子量約為數百到數千,可以相(xiàng)互結合成為(wéi)具有分形結構的集聚體。它們的凝聚—絮凝過(guò)程(chéng)是(shì)對水中(zhōng)顆粒物的電中和與粘附架橋兩種作用的綜合(hé)體現。水中懸(xuán)浮顆粒的粒度在納米到微米(mǐ)級(jí),大多帶負電荷,因此絮凝劑及其形態的電(diàn)荷(hé)正負、電性強弱和分(fèn)子量、聚集體的(de)粒度大小是決定其絮凝效果的主要因素(sù)。目前無機高分子(zǐ)絮凝劑的種類已有幾十種(主要品種見表8--1),產(chǎn)量也達到絮凝劑總產量的30%~60%,其中廣泛使用的(de)為聚合氯化鋁。
表8--1常用無機高分子絮凝劑的類別和品種
陽離子型(xíng) | 聚合氯化鋁(PAC、PACL),聚合硫(liú)酸鋁(lǚ)(PAS),聚合氯化鐵(PFC),聚合硫酸鐵(tiě)(PFS),聚(jù)合磷酸鋁(PAP),聚合磷酸鐵(PEP) |
陰離子型 | 活化矽酸(AS),聚合矽酸(PS) |
無機複合型 | 聚合(hé)氯化鋁鐵(PAFC),聚合(hé)硫酸鋁鐵(PAFS),聚合矽酸鋁(PASiC,PASiS),聚合矽酸鐵(PFSiC,PFSiS),聚合(hé)矽酸鋁鐵(PAFSi),聚合磷酸鋁鐵(PAFP),聚合磷酸氯化鋁(lǚ)(PAPCL),聚合氯化硫酸鋁(PASCL),聚合氯化硫酸鋁鐵(PAFSCL),聚合複合型鋁酸鈣,聚合矽酸硫酸鋁(PSiAS) |
無機有機複(fù)合(hé)型 | 聚合鋁-聚丙(bǐng)烯酰胺(PACM),聚合鐵-聚丙烯酰胺(PFCM),聚(jù)合鋁-陽離子有機高分子(PCAT),聚合鐵-陽離子有機高(gāo)分子(PCFT),聚合鋁-甲殼素(PAPCh) |
陽離子型 | 聚合氯化鋁(PAC、PACL),聚合硫酸鋁(PAS),聚合氯化鐵(PFC),聚合硫(liú)酸鐵(PFS),聚合磷酸鋁(PAP),聚合磷酸鐵(PEP) |
陰離子型 | 活化矽酸(suān)(AS),聚合矽酸(PS) |
無機複合型 | 聚合氯(lǜ)化鋁鐵(tiě)(PAFC),聚合硫酸鋁鐵(PAFS),聚合矽酸鋁(PASiC,PASiS),聚合矽酸鐵(PFSiC,PFSiS),聚合矽酸鋁鐵(PAFSi),聚合磷酸鋁鐵(PAFP),聚合(hé)磷酸氯化鋁(PAPCL),聚合(hé)氯化硫酸鋁(PASCL),聚(jù)合氯化硫(liú)酸鋁鐵(PAFSCL),聚合複合型(xíng)鋁(lǚ)酸鈣,聚合矽(guī)酸硫酸鋁(PSiAS) |
無機有機複合型 | 聚合鋁-聚丙烯酰胺(PACM),聚合鐵-聚丙烯酰(xiān)胺(PFCM),聚合鋁-陽離子有機高分子(PCAT),聚合(hé)鐵-陽離子有機高分子(PCFT),聚合(hé)鋁-甲殼素(sù)(PAPCh) |
09
無機高分子絮凝劑(jì)的特點有哪些?
Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物都會進一步結合為聚集體,在(zài)一定條件(jiàn)下保持在水溶液中,其粒(lì)度大致在納米級範圍,以此發(fā)揮(huī)凝聚—絮凝作用會得到低(dī)投加量高效果的結果。若比較它們的反應(yīng)聚合速度,由Al→Fe→Si是趨於強烈的,同時由羥基(jī)橋聯轉為氧基橋聯的趨勢也按此順序。因此,鋁聚合(hé)物的反應較緩和(hé),形態較穩定,鐵的水解聚合物則反應迅(xùn)速,容易失去穩(wěn)定而發生沉澱(diàn),矽聚合物則更趨於生成溶膠(jiāo)及凝(níng)膠顆粒。
IPF的優點反映在它比傳統絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的效能更優異,而比有機高(gāo)分子絮凝劑(OPF)價(jià)格低廉。現(xiàn)在它成功地應用在(zài)給水、工業廢水以及城市汙(wū)水的各種處理流程,包括預處(chù)理(lǐ)、中間處理(lǐ)和深度(dù)處理中,逐漸成為(wéi)主流絮凝劑。但是,在形態、聚合度及相應的凝(níng)聚—絮凝效果(guǒ)方麵,無機高分子絮凝(níng)劑仍處於傳統金屬鹽絮凝劑與(yǔ)有機高分子絮凝劑之間的位置。其分子量和粒度大小以及絮凝架(jià)橋能力仍比有機絮凝劑差(chà)很多,而且還存在(zài)對進一步水解反應(yīng)的不穩定性問題。IPF的這些弱點促進了各種複合型無機高分子絮凝劑的研究和開(kāi)發。
10
聚合(hé)氯化(huà)鋁的特點有哪些(xiē)?
聚合氯化鋁(PAC),又(yòu)稱堿式氯化鋁(lǚ),化學式為ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一種多價電解質,能顯著地降低水中粘土類雜質(多帶負電荷)的膠體電荷。由於相對分子質量大,吸附能(néng)力強(qiáng),形成的絮凝體較大,絮(xù)凝沉澱性能優於其他絮凝劑(jì)。PAC聚合度較高,投加後快速(sù)攪拌,可以大大(dà)縮短(duǎn)絮凝體形成時間。PAC受水溫影響較小,低水(shuǐ)溫時使用效果也很好。它對水的(de)pH值降低較少,適用的pH範圍寬(可在pH=5~9範(fàn)圍(wéi)內使用),故可不投加堿劑。PAC的投加量(liàng)少,產泥量也少,且使用、管理、操作(zuò)都較方(fāng)便,對設備、管道等(děng)腐蝕性也小。因此,PAC在(zài)水處(chù)理領(lǐng)域有逐步替代硫酸鋁的趨勢,其缺(quē)點是價格較高。
另外(wài),從溶液化學(xué)的角度看,PAC是鋁鹽水解—聚合—沉澱反應過程的動力學中間產物,熱(rè)力學上是(shì)不穩定(dìng)的,一般液體PAC產品均應在半年內使用。添加某些無機鹽(如CaCl2、MnCl2等)或(huò)高分子(如聚乙烯醇(chún)、聚(jù)丙烯酰胺等)可提高PAC的穩定性(xìng),同時可增加凝(níng)聚能力。從生產工藝講,在PAC的製造過程中引入一種或幾種(zhǒng)不同(tóng)的陰離子(如SO42-、PO43-等),利用增聚作用可以在一(yī)定程度上改變聚合物的結構和(hé)形態分布,進而(ér)提(tí)高PAC的穩定性和功效;如果在PAC的製造過程中引(yǐn)入(rù)其它陽離子組分,如(rú)Fe3+,使Al3+和Fe3+交錯水解聚合,可製得複(fù)合絮凝劑聚合鋁鐵(tiě)。
三氧化(huà)二鋁含量是聚合氯化鋁有效成分的衡量指標,一般而言,絮凝(níng)劑(jì)產品密度越大,三氧化二鋁(lǚ)含量越(yuè)高。一般來說(shuō),堿化度(dù)越高(gāo)的聚合氯化鋁吸附架橋能力越好,但因接近[Al(OH)3]n而易產生沉澱,因此穩定性也較(jiào)差。
11
PAC的(de)堿化度是什麽?
由於聚合氯化鋁(lǚ)可以(yǐ)看作是AlCl3逐步(bù)水解轉化為Al(OH)3過程中的(de)中間產物,也就是Cl-逐步被羥基(jī)OH-取代的各種(zhǒng)產物。聚合氯化鋁的某種形態中羥基化程度就是堿化度,堿化度是聚合氯化鋁中羥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(de)稀釋率和儲存的穩定性等都與堿化度有密切關(guān)係。常用聚合氯化鋁的堿化度多為(wéi)50%~80%。
12
複合絮凝劑的特點和使(shǐ)用的注意事項有哪些?
複合絮凝劑有各(gè)種成分,其主要原料是鋁鹽、鐵鹽和矽酸鹽。從製造工藝方麵講,它(tā)們可以預先分別羥基化聚合再加以混合,也可以(yǐ)先混合再加以羥基化聚合,但(dàn)最終總是要形成羥基化的更高聚合度的無機高分子形態,才能達到優異的(de)絮凝效果(guǒ)。複合(hé)劑中每種組分在總體結構和凝聚—絮凝過程中都會發揮一(yī)定作用(yòng),但在不同的方麵(miàn),可能有正(zhèng)效應(yīng),也可能(néng)有負效應。
IPF產品通常要(yào)綜合考(kǎo)慮穩定性、電中和能力和吸附架橋能力三種因素。聚合鋁、聚合鐵類絮凝劑的弱點是分子量和粒度尚(shàng)不夠高(gāo)而聚集體的粘附(fù)架橋能力不(bú)夠強,因而需要加入粒度較大的矽(guī)聚合物來增(zēng)強絮凝性能。但加入陰離子型的矽聚合(hé)物後,總體電荷(hé)會有(yǒu)所降低,從而(ér)減弱了電中和能力。
因此,目前的複合絮凝劑即使製造質量優良(liáng),與聚(jù)合鋁相比,其(qí)效果(guǒ)隻(zhī)能提(tí)高10~30%。作為使用IPF的廢水處理技術人員,必(bì)須了解不同種類複合絮(xù)凝劑的特性、適應性、優點及不足是同樣重要的。在選用最合適的絮凝(níng)劑和(hé)投加工(gōng)藝操作程序時,隻有根據廢水水質特點,仔細分析和判斷,才能(néng)獲得(dé)最佳的處理效果。
13
人工合(hé)成有機高分子絮凝劑的種類有哪些?
人(rén)工合成有機高分子絮凝(níng)劑多為(wéi)聚丙烯、聚乙(yǐ)烯物質,如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺等(děng)。這些絮凝劑都是水溶性的線型高(gāo)分子物質,每個大分子由許多包含帶電基團的重複單元組成,因而也稱為聚電解質。包含帶正電基團的為陽離子型聚電解質,包含(hán)帶(dài)負電基團的為陰離(lí)子型聚電解質,既包含帶正電基團又包含帶負電基團(tuán),稱之為非離子型聚電解質。
目(mù)前使用較多的高分子絮凝劑是陰離子型,它們對(duì)水中(zhōng)負電膠(jiāo)體雜質隻能發揮助凝作用。往往不能單獨使用,而是配合(hé)鋁鹽、鐵鹽使用。陽離子型絮凝劑能同(tóng)時發揮凝聚和絮凝作用而單(dān)獨使用,故得到較快發展。
我國當(dāng)前使用較(jiào)多的(de)是聚丙烯酰(xiān)胺類非離子型高聚物,常與鐵、鋁鹽合用。利用鐵、鋁鹽對膠體(tǐ)微粒(lì)的電性中和作用和(hé)高(gāo)分子絮凝劑優異的絮凝功能(néng),從而得到滿意的處(chù)理效果(guǒ)。聚丙烯酰胺在使用中具有投量少,凝聚速度快,絮凝體粒大強韌的特(tè)點。我國目前生產的人工合成有機高分子(zǐ)絮凝劑中80%是這種產品。
14
聚丙烯酰胺類絮凝劑(jì)的特點有哪些?
聚丙烯酰胺PAM是一種目前應用最廣泛的人(rén)工合(hé)成有機高分子絮凝劑,有時也被用作助凝(níng)劑。聚丙烯酰胺的生產原料是聚丙烯腈CH2=CHCN,在一定條件下,丙烯腈(jīng)水解(jiě)生成丙烯酰胺,丙(bǐng)烯酰胺再(zài)通過懸浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺屬於水溶性樹脂,產品(pǐn)有粒狀固體和(hé)一定濃(nóng)度的粘稠水溶液兩種。
聚丙烯酰胺在水的實際存在形態是無規線團,由於無規線團具有一定的粒徑尺寸,其表麵又有一些酰胺基團,因此能夠起(qǐ)到相應的架橋和吸附能力(lì),即具有一定的絮凝能力。但由於聚(jù)丙烯酰胺長(zhǎng)鏈卷曲成線團,使其架橋範圍較小,兩個酰胺(àn)基(jī)締結後,相當於作用相互抵消而喪失兩個吸附位,再加上部分酰(xiān)胺基卷(juàn)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(bú)能充分發揮。
為了(le)使締結在一起的酰胺基再次分開、內(nèi)藏的酰胺基也能(néng)暴露在外表(biǎo),人們設(shè)法將無規線團適當(dāng)延伸展開,甚至設法在長分子鏈上增加(jiā)一些帶有陽離子或陰離子的基團,同時提高吸附架橋能力和電中和壓縮雙電層的(de)作用。這(zhè)樣一來,在PAM的(de)基礎(chǔ)上(shàng)又衍生出一係列性質各異的(de)聚丙烯酰胺類絮凝劑或(huò)助凝劑。
比如說在聚丙烯酰胺溶液中加(jiā)堿(jiǎn),使部分鏈節(jiē)上的酰胺基轉化為羧(suō)酸鈉,而羧酸鈉在水中容易離解出鈉離子,使COO-基保留在(zài)支鏈上,因此生成部分(fèn)水解的(de)陰(yīn)離(lí)子型聚丙烯(xī)酰胺。陰離(lí)子(zǐ)型聚丙烯酰胺分(fèn)子結構(gòu)上的COO-基使分子鏈帶有負(fù)電荷,彼此相斥將(jiāng)原來締結在一起的酰(xiān)胺基拉開(kāi),促使分子鏈由線團狀逐漸伸展成長(zhǎng)鏈狀,從而使架橋範圍擴大、提高絮凝能力,作為助凝劑其優(yōu)勢表現(xiàn)得更為出色(sè)。
陰離子型聚(jù)丙烯酰胺的使用效果與其“水解度”有關,“水解(jiě)度”過小會導致混凝或助凝效果較差(chà),“水解度”過(guò)大會增加製作成本。
15
什麽是陰(yīn)離子型聚丙烯(xī)酰胺的水解度?
陰離子型聚丙烯酰(xiān)胺“水解度”是水解時PAM分子中(zhōng)酰胺基轉化成羧基的百分(fèn)比,但由於羧(suō)基數測定(dìng)很困難,實際(jì)應用中常(cháng)用“水解比”即水解時氫氧化(huà)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。一般將水解比控製在20%左右,水解時間控製在2~4h。
016
影響(xiǎng)絮凝劑使用的因素有(yǒu)哪些?
⑴水的pH值
水的pH值對無機絮凝劑(jì)的使用效果影響(xiǎng)很大(dà),pH值的大小關係到選用絮凝劑的種類、投加量和混凝沉澱效果。水中(zhōng)的(de)H+和OH-參與絮(xù)凝劑的水解反應,因此,pH值強烈影響絮凝劑的水解速度、水解產物的存在形態和性能(néng)。以通過生成Al(OH)3帶電膠體實現(xiàn)混凝作用的(de)鋁鹽為例,當(dāng)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(guǒ)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(zhōng)性膠(jiāo)體,混凝效果較好。pH值(zhí)﹥8後,Al3+水解成AlO2-,混凝效果又變得(dé)很(hěn)差。
水的堿度對pH值有(yǒu)緩衝作用,當堿度不夠時,應(yīng)添加石灰等藥劑予以補充。當水(shuǐ)的pH值偏高時,則需要加(jiā)酸調(diào)整pH值到中(zhōng)性(xìng)。相比之下,高分子絮凝劑受pH值的影響較小。
⑵水溫
水溫影響絮凝劑的(de)水解(jiě)速度和礬花形成的(de)速度及結構。混凝(níng)的水解多是吸熱反應(yīng),水溫較低時,水解速度慢且不(bú)完全。低溫情況下,水的粘度大,布朗運動減弱,絮凝劑膠體顆粒與水中(zhōng)雜(zá)質顆粒的碰撞次數減少(shǎo),同時水的剪切力增大,阻礙混(hún)凝(níng)絮體的相互粘合(hé);因此,盡管(guǎn)增加了絮(xù)凝(níng)劑的投加量,絮體的形成還是很緩慢(màn),而且結構鬆散、顆粒細小,難以去除。低溫對高分子絮凝(níng)劑的影響較小。但要注意的是,使(shǐ)用有機(jī)高分子絮凝劑(jì)時,水溫不能過高,高(gāo)溫容易使有機高分子絮凝劑老化甚至分解生成不(bú)溶性物質,從而降低混凝效果。
⑶水中雜質成分
水中雜(zá)質顆粒大小參差不齊對(duì)混凝有利,細小而均勻會導致混凝效果很差。雜(zá)質顆粒濃度過低往往對混凝不利,此時回流沉澱物或投加助凝劑可(kě)提高混(hún)凝效果。水中雜質顆粒含有大量有機物時(shí),混凝效果會變差,需要增加投藥量(liàng)或投加(jiā)氧化劑等起助凝(níng)作用的藥劑(jì)。水中的鈣鎂離子、硫化物、磷化(huà)物一般對混凝有利,而某些陰離子、表(biǎo)麵活性(xìng)物質對混凝有(yǒu)不利影響。
⑷絮凝劑種類
絮凝(níng)劑的選擇主要取決於水中膠體和懸浮物的性質及濃度(dù)。如果水中汙染物主要呈膠體狀態(tài),則應首選無機絮凝劑使其脫穩(wěn)凝(níng)聚,如果絮體(tǐ)細小,則需要(yào)投加高分子絮凝(níng)劑或配合使用活(huó)化(huà)矽(guī)膠(jiāo)等助凝劑。很多情況下,將無機絮(xù)凝劑與高分子絮凝劑(jì)聯合使用,可明顯提高混凝效果,擴大應用範圍。對(duì)於高分子而言,鏈狀分子上所帶電荷量越大,電荷密度(dù)越高(gāo),鏈越能充分(fèn)伸(shēn)展,吸附架(jià)橋的作用範圍也就越大(dà),混凝效果會(huì)越好。
⑸絮凝劑投加(jiā)量
使用混(hún)凝法處理任何廢水,都存在最佳絮凝(níng)劑和最佳投藥量,通(tōng)常都要通過(guò)試驗確定,投加(jiā)量過大可能造成膠體的再穩定。一般普通(tōng)鐵鹽、鋁鹽的投加範圍是10~100mg/L,聚合鹽為普通鹽投加量的1/2~1/3,有機高分子絮凝劑的投加範圍是1~5mg/L。
⑹絮凝劑投加順序
當使用多種絮凝劑時(shí),需要通過試(shì)驗(yàn)確定最佳投(tóu)加順(shùn)序。一般來(lái)說,當無機絮凝劑與有機絮凝劑並用時,應(yīng)先投加無機絮凝劑,再投加有機絮凝劑。而處理雜(zá)質顆粒尺寸在(zài)50μm以上(shàng)時(shí),常先投加有(yǒu)機絮凝劑吸附架(jià)橋,再(zài)投加無(wú)機絮凝(níng)劑壓縮雙電層使膠(jiāo)體脫穩。
⑺水力條件
在混合(hé)階段,要求絮凝劑與水迅速均勻地混合,而到了反應(yīng)階段,既要創造足夠的(de)碰(pèng)撞機會和良(liáng)好的吸附(fù)條件讓絮體有足夠的成長機會,又要防止(zhǐ)已生成的小絮體被打碎,因此攪拌(bàn)強度要逐(zhú)步減小,反應(yīng)時間(jiān)要(yào)足夠長。
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天然有(yǒu)機高分子絮凝劑的種類有哪些?
天然(rán)有機高分子絮凝劑在水處理中(zhōng)應用具有悠久的曆(lì)史,直到今天,天然高分子化合物(wù)仍是一類重要的絮凝劑,隻是使用量遠低於人(rén)工合成高分子絮凝劑,原因是天(tiān)然高分子絮凝劑電荷密度(dù)較小,分子量較低,且易(yì)發生生物降解而失去絮凝(níng)活性。
與人工合成的絮(xù)凝劑(jì)相比(bǐ),天然有機(jī)高分子絮(xù)凝劑的毒性小(xiǎo),提取工藝簡單,無論是(shì)化學成分還是生產工藝,都能很好地與自然和諧一致,因此研究、利用這些自然資源用作水處理藥劑成為當前的熱點,這與全球(qiú)重視合理利用資源,保護和(hé)改善環境的形勢密不可分。
目前天然高分子(zǐ)絮(xù)凝劑的種類很多,按照其主要天然成分(包(bāo)括改性所用的基質成分),可以分為:殼聚糖類絮凝劑、改性澱粉絮凝劑、改性纖維素絮凝劑、木質素類絮凝劑、樹膠類絮凝劑、褐藻膠絮凝(níng)劑、動物膠和明膠絮凝劑等。這些天然高分(fèn)子多數具有多糖結構,其(qí)中澱(diàn)粉主鏈(liàn)中僅含有一種單糖結構,屬(shǔ)於同多糖;殼聚糖、樹膠、褐藻(zǎo)膠等含有多(duō)種單糖結構,屬(shǔ)於雜多糖;木質素是(shì)一種特殊的芳(fāng)香型天然(rán)高聚物;動物膠和明膠屬於蛋白質類物質。
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使用高分子(zǐ)有機絮凝劑時,應注意哪些事項?
有機高(gāo)分子絮凝劑屬於線團結構的長鏈大分子,在水中必然經曆一個溶漲過程,固體產品(pǐn)或高濃度液體產品在使用之前必須配製成水溶液再投加(jiā)到待處(chù)理水中。配製水(shuǐ)溶液的溶藥池必須安裝機械攪(jiǎo)拌設備,溶藥連續攪拌時間要控製在30min以上(shàng)。水(shuǐ)溶液的濃度一般為0.1%左右,再(zài)高,溶液的粘度增大,投加困難,再低(dī),需要的溶液池體積又會過大。溶藥(yào)使用的水中應盡量避免含有大(dà)量的懸浮物,以避免有機高分子絮凝(níng)劑與這些懸浮物進行絮凝反應(yīng)形成礬花(huā),影響投加後的使用效果。
對固體有機高分子絮凝(níng)劑進行溶解時,固體顆粒的投加點(diǎn)一定要(yào)在水流紊(wěn)動最強烈的地方,同時一定要以最小投加量向溶藥池中緩慢投入,使固體顆粒(lì)分散進入水中,以防固體投加(jiā)量(liàng)太(tài)快在水中分散(sàn)不及(jí)而相互粘結形成(chéng)團塊(kuài),團塊的(de)結構是內部有固體顆粒、外部包圍(wéi)部分水解物,這樣的團塊一旦形成,往往要花費很長時間才能再均勻地溶(róng)入水中,在連續溶藥池中甚(shèn)至可以存在長(zhǎng)達數天。
固體顆(kē)粒的投加點一定要遠離機械攪拌器的攪拌軸,因(yīn)為攪拌軸通常是溶藥池中水流紊動性最(zuì)差的地方,溶(róng)解不充分的有(yǒu)機高分子(zǐ)絮凝劑經常會(huì)附著在軸上,日益積累,有時可以形成相當大(dà)的粘團,如果不及時認真地予以清理,粘團會越變越大,影響範圍也就越來越大。
作為助凝劑時,一般要先在處理水中投加無機絮凝劑(jì)進行壓縮雙電層脫穩後,再投加有(yǒu)機(jī)高(gāo)分子絮凝(níng)劑實現架橋作用。在無機絮(xù)凝劑投加充足的條件下,有(yǒu)機高分子絮凝劑的助凝效果不會因投加量的差異而有(yǒu)較大差別。因此,作為助凝劑時,有機高分子絮凝劑的投加量一般為0.1mg/L。
固體有機高分子絮凝劑容易吸水(shuǐ)潮解成塊,必須使用防水包裝(zhuāng),保存地點也(yě)必須幹燥,避免露天存放。
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微生物絮凝劑的種類有哪些?
微生物絮凝劑與傳統無機或有機絮凝劑有顯著不同,它們(men)或是直接利用微生物細胞(bāo),或是利用微(wēi)生(shēng)物細胞壁(bì)提取物、代謝產物等。前者是微生物絮凝劑研究的主要方麵,至今發現的(de)具有(yǒu)絮凝性能微生物有17種以上,包括黴菌、細菌、放線(xiàn)菌和酵母,後者與有機絮凝(níng)劑為同類物質(zhì)。微生物(wù)絮凝劑具有傳統無機或有機絮凝劑(jì)所不能(néng)比擬的許多優點,如不產生(shēng)二次汙染、生產成本低等。
微(wēi)生物絮凝劑的絮凝性能受諸多因素(sù)影響,內在(zài)因素包括絮凝基因的遺傳和表達,外在因素則有微生物培養基(jī)的組成、細胞表麵疏水性的變化、環境中(zhōng)二價金屬離子的存在等。目前,國外已有性能良好的微(wēi)生(shēng)物絮(xù)凝劑商品,如日本生產的(de)NOC--1。微(wēi)生物絮凝劑從研究到生產的(de)關鍵問題是發展成熟的微生物育種技(jì)術(shù),同時努力降低生產成本。我國的微生物絮凝劑研製正朝著這一方向(xiàng)邁進(jìn),但是離工業化(huà)生產(chǎn)還有(yǒu)一定距離。
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如何確定使(shǐ)用絮凝劑的種類和投加劑量?
絮(xù)凝劑的(de)選(xuǎn)擇和用量應(yīng)根據相似條件下的水(shuǐ)廠運行經驗或原(yuán)水混凝沉(chén)澱(diàn)試驗結果(guǒ),結合當地藥劑供應情(qíng)況,通過技術經濟比較後確定。選用的原則(zé)是價格便(biàn)宜、易得,淨水效果好,使(shǐ)用方(fāng)便,生成的絮凝體密實、沉澱快、容易與水分離等。
混凝的目的在於生成較大的絮凝體,由於影(yǐng)響因素(sù)較多,一般通過混凝燒杯攪拌試驗來(lái)取得相應數據。混凝試(shì)驗在燒杯(bēi)中進行,包括快速攪拌、慢速攪拌和靜止沉降三個步驟。投入的(de)絮凝劑經過快速攪拌迅速(sù)分散並與水樣中的膠粒相接(jiē)觸,膠粒開始凝聚並產生微絮體;通過慢速攪(jiǎo)拌,微絮體進一步互相接觸長成較大的顆粒;停止攪拌後,形成的膠粒聚集體依靠重力自然沉降至燒杯底部。通過對混凝效果的綜合評價,如絮凝體沉降性、上清液濁度、色度(dù)、pH值、耗氧量等,確定合適的絮凝劑品種及其最(zuì)佳用量。
試(shì)驗用六聯攪拌機,它有(yǒu)六個可垂直移動的轉軸,其底部位置處帶有(yǒu)攪拌葉片,葉(yè)片尺寸6cm×2cm。轉(zhuǎn)軸的旋轉速度和旋轉(zhuǎn)時間可以預(yù)先設定,能自動工作。一般試驗按快速(sù)攪動2min,n=300r/min;慢速(sù)攪動3min,n=60r/min。試驗時在6個1000mL大燒杯中加入1L原水(shuǐ)後,分別(bié)放在六個轉軸的正下方,將轉軸下(xià)移到(dào)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(zhóu),則小管內的藥液同時(shí)倒入相應的原(yuán)水中。然後啟動攪拌(bàn)器使其自動工作。
攪動自動停止後,將葉片從(cóng)燒杯中緩慢拉起,靜置20min,用(yòng)移液管自水麵下約10cm處,吸取水樣25ml,用濁度計測量上清液的濁度。以投藥量為(wéi)橫坐標,上清液(yè)的剩餘濁度為縱坐標,繪製成曲線將不同絮凝劑的效果進行對比,根據除濁效果和綜合技術經(jīng)濟多方麵因素,選擇確定處理這種廢水的絮凝劑。
燒杯攪拌試驗方(fāng)法可分單因素試驗和多因素(sù)試驗兩種。試驗時要做到所用原水與實際水質完全相同,同時在根據水(shuǐ)的pH值、雜質性質等因素考(kǎo)慮確定絮(xù)凝劑(jì)的種類、投(tóu)加(jiā)量、投加順序,而且試(shì)驗應該是實際過程的(de)模擬(nǐ),兩者的水力條件(主要(yào)是GT值)必須相同或接近(jìn)。
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什麽是(shì)助凝劑?其作用是什麽?
在廢水的混凝處理中(zhōng),有時使用(yòng)單一的絮凝劑不能取得良好的混凝效果,往往需要投加某些(xiē)輔助藥(yào)劑以提高(gāo)混凝效果,這種輔助藥劑稱為助凝劑。常用助凝劑有氯、石灰、活(huó)化矽酸、骨膠和海藻酸鈉、活性炭和各種粘土等。
有的助凝劑本身不起(qǐ)混凝作用,而是通過調節和改善混凝條件、起到輔助絮凝劑產生混(hún)凝效果的作用。有的(de)助凝劑則參與絮體(tǐ)的生成,改善絮凝體的(de)結(jié)構,可以使無機絮凝劑產生的細小鬆散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。
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常用助凝劑的種類有哪些?
助凝劑種類較多,但按它們在(zài)混凝過程中所起作用來說大致可分為如(rú)下兩(liǎng)類(lèi):
⑴調節或改善混凝條件(jiàn)的藥劑
混凝過程應該在一定的pH值範圍內進行,如果原水pH值不能滿足此要求,則應調整原水的pH值,這類助凝劑包括酸和堿。原水pH值較(jiào)低、堿度不足而使絮(xù)凝劑水解困難時,可以投加CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等堿性物質(常用的為(wéi)石灰);而PH值較高時,則常(cháng)用硫酸或CO2來降低原水的pH值。
對溶解性有(yǒu)機物含量較大的廢(fèi)水,可用Cl2等氧化(huà)劑來破壞有機物,提高對溶解性有(yǒu)機物的去除效果。另外亞鐵鹽作絮凝劑時(shí),可用氯氣將(jiāng)亞鐵(Fe2+)氧化成高價鐵(Fe3+),以提(tí)高(gāo)混凝(níng)效果。
以上堿劑、硫酸和CO2、氯氣等本身並不起凝聚作用,隻起(qǐ)輔助(zhù)混凝的作用。
⑵加(jiā)大(dà)礬花粒度(dù)、密度和結實性的助凝劑
混凝的結果要求生(shēng)成粒度大、密度大和(hé)結實的礬花,既(jì)有(yǒu)利於沉澱,又不易(yì)破碎。為獲得此種結果,結合水質(zhì)的特點,有時必須在水中加入某種物質或藥劑。如含有不宜沉降的質地較輕雜(zá)質的低濁廢水中,加入二氧化矽、活性炭、粘土一類較粗顆粒或回流部分沉澱汙泥可起(qǐ)到加重、加(jiā)大礬花的作用;當采用鋁鹽、鐵鹽(yán)作絮凝劑隻能產生細小而鬆散的絮凝體時(shí),可投加聚(jù)丙烯酰胺、活化矽酸及骨膠等高分(fèn)子助凝劑,利用它們的強(qiáng)烈吸附架橋作用,使細(xì)小而鬆散的絮凝體變得粗大而密實。
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絮凝劑、助凝劑在強化廢水處理中的應用(yòng)有哪些?
廢水處理中投加絮(xù)凝劑可加速廢水中固體顆粒物的(de)聚集和沉降,同時也能(néng)去除部分溶解性有機物。這種方法具有投(tóu)資少,操作(zuò)簡單,靈活(huó)等優點,特別適合於處理水量小,懸浮雜質含量較大的廢水。采用無機絮凝(níng)劑時,因為投藥量大,產生的汙泥量也大,所以實際應用中主要采用人(rén)工合成有機高(gāo)分子絮凝劑OPF,或采用無機絮凝劑(jì)與OPF相結合的方式(shì)。
據有關報道,在初級沉澱池,常使用(yòng)陰離子(zǐ)型已水解的聚丙烯(xī)酰胺去除廢水中的懸(xuán)浮雜質(zhì),而(ér)使用非離子型聚丙烯酰胺(PAM)時的效果不好。經(jīng)驗表明,在初級沉澱池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺,可去除進場(chǎng)廢水中50%以上(shàng)的懸浮粒子及(jí)40%以上的BOD5。
在廢水(shuǐ)的初級沉澱處理中(zhōng),將有機高分子聚電解質與無機絮凝劑的混合使(shǐ)用,要比它們各自單獨使用效果更(gèng)好。由於進場廢水中懸浮粒子的濃度、粒徑分布及種類等隨時會發生變化,就使得絮凝劑的最(zuì)佳劑(jì)量有時難以控製。這時若過量投加無機絮凝劑,用卷掃機理來沉澱去除懸浮雜質(zhì),方法(fǎ)雖然可行,但其缺點也是很突(tū)出(chū)的,一是作用時間比較長(15~30min),再是形成的絮體易破(pò)碎。如果在投加無機絮凝劑的同時,再加入(rù)一(yī)定量的(de)有機高分子聚電解質,可使絮凝時(shí)間減少到2~5min,而且(qiě)形成的(de)絮體也比較結實(shí)。
在用(yòng)沉澱法(fǎ)去除水中帶色有機膠體雜質時,可使用雙(shuāng)電解質係(xì)統(tǒng)。先用帶有高正電荷的陽離子型聚電解質使這些(xiē)有機(jī)膠體(tǐ)脫穩,然後再用(yòng)大(dà)分子量非離子型或(huò)陰離(lí)子型(xíng)聚電(diàn)解質使已脫穩的有機膠體絮凝成易沉澱(diàn)的絮體。
二(èr)次沉澱池中常使用陽離子型聚電解質作絮凝劑,如聚二甲基已二烯氯化銨或聚氨甲基二甲基已二烯氯化銨等,但其投(tóu)加量要比在(zài)初次沉澱(diàn)池中少一些。原因是初次沉澱池中所添加的陰離子型聚電解質有一部分在進入二次沉澱池後繼續發揮作用,而且二次沉澱池中所添(tiān)加的聚電解質在汙(wū)泥(ní)回流中能反複得到利(lì)用。
另外,混凝處理還可以去除廢水中的磷酸鹽和重金屬離子。長期以來,人們一直采用投加金屬鹽類無(wú)機絮(xù)凝劑的(de)方法來去除廢水中的部分磷酸鹽。但實(shí)驗證明,在保證磷酸根(gēn)的去除率沒有降低的(de)前提下,用陽離子聚合物代替無機絮凝劑可以取得(dé)同樣的除磷效果,這說明聚(jù)合物參與(yǔ)了對陰離子磷酸根(gēn)的吸附。例如某廢水處理場在混凝處理工藝中,用(yòng)12mg/L硫酸鐵和3mg/L高電荷(hé)密度的陽離子聚合物,以及0.2mg/L高分子(zǐ)量的陰離(lí)子聚合物複合,代替原來23mg/L的(de)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(hún)凝處理後(hòu),可以使活性汙泥階(jiē)段產生的汙泥中無機物成分減(jiǎn)少,提高活性汙泥的(de)生物(wù)降解功能。
廢水處理中使用的過濾、浮選等(děng)處理工藝中,通過使用(yòng)無機絮凝劑和聚電解質助凝劑,可以提高出水水(shuǐ)質。結合廢水水質特點(diǎn),絮凝劑可以單獨使用,也可以多種絮凝(níng)劑複合使用或(huò)一主一輔複配使用(輔(fǔ)者作為助凝劑)。絮(xù)凝(níng)劑的選擇可以通過燒杯靜態試驗初步篩選,再在生產裝置上驗證確定。
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常用汙泥(ní)調理劑的種類(lèi)有哪些?
調理劑又稱脫水劑(jì),可分為無機調理(lǐ)劑和有機調理劑兩大類(lèi)。無機調(diào)理劑一般適用於汙泥的真空過濾和板框過濾,而有機調理劑則適用於汙(wū)泥的離心脫水(shuǐ)和帶式壓(yā)濾脫(tuō)水。
⑴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(yán)兩大類。鐵鹽調理劑(jì)主要包括氯化鐵(FeCl3∙6H2O)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3∙4H2O)、硫酸亞(yà)鐵(FeSO4∙7H2O)以及(jí)聚合硫酸鐵(PFS)([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m)等,鋁(lǚ)鹽調理劑主要有硫酸鋁(Al2(SO4)3∙18H2O)、三氯(lǜ)化鋁(AlCl3)、堿式(shì)氯化鋁(Al(OH)2Cl)、聚合氯化鋁(lǚ)(PAC)([Al2(OH)n∙Cl6-n]m)等。
投加無機調(diào)理(lǐ)劑後,可以大大加速汙泥的濃縮過(guò)程,改(gǎi)善過(guò)濾脫水效果。而且鐵鹽和石灰聯用可以進一步(bù)提高調理效果。投加無機調理(lǐ)劑的(de)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(dà);二是無機(jī)調理劑本身具有腐蝕性(尤其是鐵鹽),投加係統要具(jù)有防腐性能。應當注意的是,采用氯化鐵作(zuò)為調理劑時,會增加對(duì)脫水(shuǐ)汙泥處理設備金屬構件的腐蝕性(xìng),因此所配備的脫水汙泥處理設備的防腐等級應適當提高。
⑵有機調理劑
有機合成高分子調理劑種類很多,按聚(jù)合度(dù)可分為低聚合度(分子量約為1千~幾萬)和高聚合度(分子量約為幾十萬~幾百萬(wàn))兩種;按離子型分為陽離子型、陰離子型(xíng)、非離子型、陰陽離子型等。與(yǔ)無機調理劑相比,有機調理劑投加量較少(shǎo),一般為汙泥幹固體重量的0.1%~0.5%,而且沒有腐蝕性。
用於汙泥調理的有機調(diào)理劑主要是高聚(jù)合度的聚丙(bǐng)烯酰胺係列(liè)的絮凝劑產品,主要有陽離子型聚丙烯酰胺、陰離子型聚丙烯酰胺(àn)和非離子型聚(jù)丙烯酰(xiān)胺三類。其中陽離子型聚丙(bǐng)烯酰胺能中和汙(wū)泥顆粒表麵的(de)負電荷並在顆粒間產生架橋作用而顯示出較強(qiáng)的凝聚力,調理效果顯著,但費用較(jiào)高。為降低成本,可以(yǐ)使用較便(biàn)宜的陰離子型聚丙烯酰胺-石灰聯用(yòng)法,利用帶有正(zhèng)電荷的Ca(OH)2絮體(tǐ)物將帶負電的絮凝劑和汙泥顆粒吸附在一起,形成一(yī)種(zhǒng)複合的凝聚體係。
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選擇使用汙泥調理劑應(yīng)考慮的因素有哪些?
⑴調(diào)理劑的品種特點
就常用的鋁鹽和鐵(tiě)鹽(yán)無機調理(lǐ)劑而(ér)言,使用鋁鹽時(shí)的藥劑投(tóu)加量較大(dà),所(suǒ)形成的絮體密度較小,調理效果較差,在脫水(shuǐ)過程中會堵塞濾布。因此,在選用無機調理劑時(shí),盡可能采用鐵鹽;當使用鐵鹽會帶來(lái)許多問題時,再考慮采用鋁鹽。無機調理劑與有機(jī)調理劑相比,藥劑投加量較大,形成(chéng)的絮體顆粒(lì)細小,但絮體強度較高。因此在利用真空過濾機和板框(kuàng)壓濾機使(shǐ)汙泥脫水時,可以考慮采用無機調理劑。與(yǔ)無機調理劑相比,有機調理(lǐ)劑藥劑投加量較小,形成的絮(xù)體粗大,但絮體強度較低,比(bǐ)無機調理劑形(xíng)成的絮體更容易破碎。而且一旦絮體被(bèi)破壞,不論采用無(wú)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(shì)壓濾機使汙泥脫水時,可(kě)以考慮采用有機調理劑。在采(cǎi)用無機調理劑或有機調理劑中(zhōng)的一種(zhǒng)難以達到理想的調理效果(guǒ)時(shí),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(bǐ)如石灰和三氯(lǜ)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(hái)能增加汙泥的孔隙率,促進泥水分離。
⑵汙泥性質
不同性質的汙泥,選用調理(lǐ)劑的種類和投加量也有很大差異。對有機物含(hán)量高的汙泥,較為有效的調理(lǐ)劑是陽離子型有(yǒu)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(fèn)子調理劑。而對以無(wú)機物為主(zhǔ)的汙泥,則可以(yǐ)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:初沉池汙泥較易脫水,而浮渣和剩(shèng)餘活性汙泥則(zé)較難脫水,混合汙泥(ní)的脫水性能則介於兩者之間。為達到(dào)一(yī)定的調理效果,所需調理劑的數量(liàng)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(ní)顆粒細小(xiǎo),會導致調理劑(jì)消耗量的增加(jiā),汙泥中的有機物含量和(hé)堿度高,也會導致調理劑用量(liàng)的加大。另外,汙泥含固率(lǜ)也影響調理劑的投加量(liàng),一般汙泥(ní)含固率越高,調理劑的投加量越大(dà)。
⑶溫(wēn)度
汙泥的溫度直接(jiē)影響著無(wú)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(dī)於10oC,調理(lǐ)效果會明顯變差,可通過適(shì)當延長(zhǎng)調理時間的方法改善調理效(xiào)果。使用有機高分子調理劑時,如果配製藥液的(de)母(mǔ)液或自來水溫度(dù)過(guò)低或汙泥溫度過低(dī),就會由於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於稀釋均勻和調理混合均勻,進(jìn)而影響汙泥調理效果和脫水效果。因(yīn)此,冬季氣溫較低時,要重視汙泥輸送係統的保溫環節(jiē)(從汙水處理係統排出的汙泥(ní)溫度一般不低於15oC),盡量減少汙泥輸送(sòng)過程中熱量的損失。在必要的情(qíng)況下,可以采(cǎi)取對有機高(gāo)分子調(diào)理劑稀釋罐加熱或適當(dāng)延長混(hún)合溶解時間和加大攪拌強度的方法改善溶(róng)解條件。
⑷pH值(zhí)
汙泥的pH值決定無機鹽類調理劑的水解產物形態(tài),同一種調理劑對不同pH值的汙泥的(de)調(diào)理效果也大不相同。鋁鹽的(de)水解反應受pH值的影響很大(dà),其凝聚反(fǎn)應的最佳pH值(zhí)範圍為5~7。當pH值大(dà)於(yú)8或小於4時,難以形成絮體,也就是說失去了調理的作用(yòng)。而高鐵鹽調理劑受pH值的影響較小,無論(lùn)汙泥呈酸性還是呈堿性,都能形成水解產(chǎn)物Fe(OH)3絮體,最佳pH值範圍為6~11。亞鐵鹽(yán)在pH值為8~10的汙泥中,其溶解度較高的水解產物能被氧化成溶解度較低的Fe(OH)3絮體。因此選用無機鹽(yán)類調理劑時,首先要考慮脫水汙(wū)泥(ní)的(de)具體pH值,如果pH值偏離其凝聚反應(yīng)的最佳範圍(wéi),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(diào)整汙泥的pH值(zhí),一般情況(kuàng)下,都不采(cǎi)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(zhí)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(suān)性汙泥中的電離度較大,分子(zǐ)形(xíng)狀趨向舒展;而在(zài)高pH值的堿性汙泥(ní)中電離度較小,分子形狀趨向卷曲。與陽離子型聚合電解(jiě)質性質相(xiàng)反,陰離(lí)子型聚合電解質在(zài)低pH值的(de)酸性汙泥中的電離度較小(xiǎo),分子形狀趨向卷曲;而在高pH值的堿(jiǎn)性汙泥中電離度較(jiào)大,分子形狀趨向舒展。陰陽(yáng)離子型聚合電解質的情況稍有不同,在等電點時,整(zhěng)個分子呈(chéng)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(zǐ)上都會有一種電荷過剩,因互相排斥作用而使分子趨向舒(shū)展(zhǎn)。
⑸配製濃度(dù)
調理劑的配製濃度不僅影響調理效果,而且影響藥劑消耗量和泥餅產率,其中有機高分子調理劑影響更為(wéi)顯著。一般來說,有機高分子調理劑配製濃度越低,藥劑消耗量(liàng)越少,調理效(xiào)果越好。這(zhè)是因(yīn)為有機高分子調理劑配製濃度越(yuè)低,越容易混合均勻(yún),分子鏈伸展得越好(hǎo),架橋(qiáo)凝(níng)聚作(zuò)用發揮(huī)得越好,調理效果當然(rán)也越好。但配製濃度過高或過低都會降低泥餅(bǐng)產率。而無機高分子調理劑的調理效果幾乎不受配製濃(nóng)度的影響。經驗和有關研究表(biǎo)明,有機(jī)高分子調理劑配製濃度在0.05%~0.1%之間比較合適,三氯化鐵配製(zhì)濃(nóng)度10%最佳,而鋁鹽配製濃度在4%~5%最為適宜(yí)。
⑹投加順序
當采用不止一種調理劑時,調理劑投加的順序也(yě)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(zài)投加石灰,這樣形成的絮體與水較易分離,而(ér)且調理劑總的消耗量也較少。當采用無機調理劑和有(yǒu)機高(gāo)分子調理劑聯合調理汙泥時,先投加無機調理劑,再(zài)投加有機高分子調理劑,一般可以取得較好的調理效果(guǒ)。
⑺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(xiàn)完全充分的混合是非常必(bì)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(zài)被破壞,因為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(lǐ)劑,隻有混合(hé)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(qiě)調理效果會隨著停留時間的增加而降低。這就是(shì)說(shuō),經過試驗確定(dìng)了調理的時(shí)間(jiān)和強度後,必(bì)須在實際操作中嚴格(gé)遵守執行。一方麵不能隨(suí)意延長或縮(suō)短混合反應的時間,另一(yī)方麵要盡可能快地使調理後的汙泥進入脫水(shuǐ)機。
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調理劑的投加量如何確定?
汙泥調理的藥劑消耗(hào)量沒有固定的標準,根據汙泥的品種(zhǒng)、消化程度、固體濃度等具(jù)體性質的不同,投加量會出(chū)現(xiàn)一定的(de)差異。因(yīn)此,大多是在實驗室或在現場直接試驗確(què)定調理劑的種類及具體投(tóu)加量。
一般來說,按汙泥幹(gàn)固體(tǐ)重量的百分比計,三氯化鐵的(de)投加量為5%~10%,硫酸亞鐵約為10%~15%,消(xiāo)石灰的投加量為20%~40%,聚合氯化(huà)鋁和聚(jù)合硫酸鐵約為1%~3%,陽離子型(xíng)聚丙烯酰胺(àn)為0.1%~0.3%。據有關資料介紹,由於常用的聚丙烯酰胺係列有機合成(chéng)高分子調理劑的價格較為昂貴(有的品種是普通無機調理劑的十幾甚至二十倍以上),雖然(rán)其投加(jiā)量較少,但折合調理(lǐ)每噸汙泥的費用,使用有機(jī)合成高(gāo)分子調理劑的成本仍然較(jiào)高(gāo)。普(pǔ)遍的做法是優選無(wú)機調理(lǐ)劑,當(dāng)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(zǐ)調理(lǐ)劑或(huò)將無機和有機調理(lǐ)劑複配使用。
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使用調理劑(jì)的注意事項有哪(nǎ)些?
為了更好地使用調理劑(jì),應注意以下事項:①充分了(le)解(jiě)和掌握被處理汙泥的性(xìng)質(濃度、成分(fèn)等),②試驗確定適合於汙泥性質和脫水機性質的調理劑種類,③試驗確定調(diào)理劑的注入點、反應條件、投加量(liàng)等,④根(gēn)據調理劑的性質確定調理劑的溶解、儲存等使(shǐ)用方法。
一般來說,無機調理劑適用於真空過濾脫水和板框壓濾脫水,而有機調理劑則較適用於(yú)離心脫水和帶式(shì)壓濾脫水。在使用離心脫水機和帶式壓力脫(tuō)水(shuǐ)機時,為了形成不易破碎的粗(cū)大絮凝(níng)物(wù),一般使用分子量在10萬、甚至(zhì)100萬以上的陽離子係列高分子調理劑。同時還要注意,由於離心(xīn)脫(tuō)水機是在(zài)2000~3000G的高離心力下進行固液分(fèn)離,使用分子量越大的高分(fèn)子調理劑,越(yuè)容易形成堅固的絮凝物,越有利於(yú)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(chà)。就陽離子調理劑而言,對於同樣汙泥,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(jiā)量較(jiào)少。
一(yī)般來說,汙泥濃度高時,使用高分子量(liàng)的調理劑效果(guǒ)較(jiào)好,而(ér)汙泥濃度低時,使用分子量較低的(de)調理(lǐ)劑效果較好。
廢(fèi)水生物處理產生的剩餘汙泥和回流汙泥的性質相同,其主要成分(fèn)是微生物的絮凝物,一般(bān)帶有(yǒu)負電荷,因此為使剩餘汙泥凝聚,最好(hǎo)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(ān)基甲基化變(biàn)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(kě)用膠體(tǐ)滴定法測定),陽離子調理劑可分(fèn)為(wéi)高、中、低陽離子度調理劑。
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脫水(shuǐ)劑、調理劑與(yǔ)絮凝劑、助凝劑的關係是什麽?
脫水劑是對汙泥進行脫水之前投加的藥劑,也就(jiù)是汙泥(ní)的調理(lǐ)劑,因此脫水劑和調理劑的意義是一樣(yàng)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(xù)凝劑應用於去(qù)除汙水中懸浮物,是水處理領域(yù)的重要藥劑。絮凝劑的投加量一般以待(dài)處理水的單位(wèi)體積內(nèi)投加(jiā)的數(shù)量來表示。
脫水劑(調理劑)與絮凝劑、助凝劑(jì)的投加量都可以稱為加藥(yào)量。同一種藥(yào)劑(jì)既可以在處理汙水時應用(yòng)為絮凝劑,又可以在剩(shèng)餘(yú)汙泥處理過程中應用為(wéi)調理劑或脫水劑。
助凝劑用在水處理領(lǐng)域作為絮凝劑(jì)的助(zhù)劑時被稱為助凝劑,同一(yī)種助凝劑在剩餘汙泥處理(lǐ)時(shí)一般不(bú)稱助凝劑,而是統稱為調(diào)理劑或脫水劑。
使用絮凝劑時,由於水中的懸浮物數(shù)量畢竟有限,為了實現絮凝劑與懸浮顆粒的充分接觸,需要配備混合、反應設施,並且都(dōu)要具有足夠的時間,比如混合需要幾十秒到數分鍾、反應則需要15~30min。而汙泥脫水時從投加(jiā)調(diào)理劑到汙(wū)泥進(jìn)入脫水機往往(wǎng)隻有幾十秒的時間,即(jí)隻有相當於絮凝劑(jì)的混合過程、沒(méi)有反應的(de)時間,而且經驗也表明,調(diào)理效果會隨著逗留時間的延長(zhǎng)而降低。
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消泡劑的(de)種類有(yǒu)哪些?
消泡劑的效果與發泡液的種類有關,即有的消泡(pào)劑對某些發(fā)泡液效果顯著,而對其它發泡液效果不明顯,甚(shèn)至沒有作(zuò)用。常用的消泡劑按成分不同可分為矽(樹脂)類、表麵活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。
⑴矽(guī)(樹脂)類:矽樹脂(zhī)消泡劑又稱乳劑型消泡(pào)劑,使用方法是將(jiāng)矽樹脂(zhī)用乳化劑(表麵活性劑)乳化分散在水中後投加到(dào)廢水中。二氧化矽細粉是另(lìng)一種消泡效(xiào)果較好的矽類消泡劑。
⑵表麵活性劑類:此類消泡劑其實是(shì)乳化劑,即利用表麵活(huó)性劑的(de)分散作用,使形成泡沫的物質在(zài)水中保持穩定的乳化(huà)狀態分散(sàn),從而(ér)避免(miǎn)生成泡沫。
⑶鏈(liàn)烷烴類:鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散後製成的消泡劑,其用途(tú)與表麵活性劑類的乳化型消泡劑類似。
⑷礦物油類:以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果,有時(shí)混合金屬皂、矽油、二氧化矽等物質一起(qǐ)使用。此外,為使礦物油(yóu)容易擴散到發泡(pào)液表麵,或者(zhě)使金屬皂等均勻分散在(zài)礦物油中(zhōng),有時還可投加各種表麵活性劑。
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常(cháng)用pH調整劑(jì)有哪些?
將含酸廢水pH值調高時,以堿或堿性氧化物為(wéi)中和劑,而將堿性廢水pH值調低時(shí)則以酸或酸(suān)性氧化物做中和劑。調整酸性廢水pH值時經常采用的中和(hé)劑有石灰、石灰(huī)石、白雲石、氫氧化(huà)鈉、碳(tàn)酸鈉(nà)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(jiǎn)性工業廢渣,比如化學軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機化(huà)工廠或乙炔(quē)發生站(zhàn)排放的電石(shí)廢渣(主要成(chéng)分為氫氧化鈣)、鋼廠或電石廠篩下的廢石灰、熱電廠的爐灰渣和硼(péng)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(zhí)過大或過小時,為減少pH值調整時所需的溶藥池和藥劑池(chí)容(róng)積及實現pH值調整(zhěng)的自動化控製,可以使(shǐ)用40%NaOH和98%H2SO4分別作為含酸廢水(shuǐ)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(wèn)題,減少二次汙染的(de)機會。
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消毒劑的選擇應考慮哪些因素?
廢水經一級(jí)或(huò)二(èr)級處理後,水質改善,細菌含量也大幅度減(jiǎn)少,但(dàn)其絕對(duì)值仍(réng)很可(kě)觀,並有存在病原菌的可能。因此,廢水排入水體前(qián)應進行消毒處理。
目前,用氯化法消毒能產生有害物質(zhì),影響人體健康已廣為人知,這是(shì)因(yīn)為氯與水中有機物作用(yòng),同時(shí)有氧化和取代作用,氧化作用可以促使去除有機(jī)物,而取(qǔ)代作用則是氯與有機物結合,形成了有致突變或致癌活性(xìng)的鹵化物。美國規定三鹵(lǔ)甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L,德國、加拿大、日(rì)本也分別規定為25μg/L、350μg/L、100μg/L,我國1985年版《生活飲用水衛生(shēng)標準》中也規定了氯(lǜ)仿的上限為60μg/L。有鑒於此,廢(fèi)水(shuǐ)消毒一是要控製恰當的投劑量,二是采用其他消毒劑代替,如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等,以減少有(yǒu)害物質的生成。
各種消毒劑的(de)優缺點和(hé)適用條件見表8--2。參考此表,可以初步確(què)定應該使用(yòng)的消毒劑。
表8--2各種消毒劑的優缺點和適用條件
消毒(dú)劑 | 優點 | 缺點 | 適用條(tiáo)件 |
液氯 | 效果可靠、投配設備簡(jiǎn)單、投量準(zhǔn)確,價格便宜(yí) | 氯(lǜ)化形成的餘氯及某些含氯(lǜ)化合物低濃度時,對水生物有毒害,當廢水含工業廢水比(bǐ)例大(dà)時,氯化可能生成致癌化(huà)合物(wù) | 適用於大、中規模的廢水處理廠 |
漂白粉 | 投加設備簡單,價格便宜 | 除具有上述液氯的缺點外,尚有投(tóu)量不準確(què),溶解調製不便,勞動(dòng)強度大 | 適用於消毒要求不高或間斷投加(jiā)的小型廢水處理廠(chǎng) |
氯片 | 設備簡單,管(guǎn)理方便,隻需定時清理消(xiāo)毒器內殘渣及補(bǔ)充氯片。基建費用低 | 要有特(tè)製氯(lǜ)片及專用(yòng)消毒器,消(xiāo)毒水量小 | 適用於(yú)醫院、生物製品所等小型廢水處理站 |
次氯酸鈉 | 用海水或一定濃度的鹽水,由處理廠就地電解自製產生消毒(dú)劑,也可購買商品次氯酸鈉 | 需要有專用次氯酸鈉電解設備和投配設備 | 適用於邊遠地區,購液氯等消毒劑困難的(de)小(xiǎo)型廢水處理廠 |
二氧化氯 | 隻(zhī)起(qǐ)氧化作用、不起氯化作用,殺菌效果好,不受pH影響,可同時除臭、脫色 | 製取設備複雜、管理要求高,不(bú)能久存,一般需要現場製備 | 適用於中、小型廢水處理廠 |
臭氧 | 消毒效率高,並能有效地降解廢水中殘留(liú)的有機物、色、味等,廢水PH、溫度對消(xiāo)毒效果影響很小,不產生(shēng)難處(chù)理的或生物積累(lèi)性殘餘物 | 投資大、成本高,設備管理複雜,沒有持續消毒作用 | 適用於出水水質(zhì)較好,排入水體衛生條件要求高的廢水處理廠 |
紫外線 | 利用紫外線照射廢水的物理化(huà)學(xué)方法,消毒效率高,不改變水的成分(fèn) | 紫外線照射燈具貨源不足,技術數據較(jiào)少 | 適用於小型廢水處理廠 |
超濾 | 物理截留的方法將細菌(jun1)及懸浮物等從水中去除掉,消毒效率高(gāo) | 投資大、運行成本高,設備管理複雜;而且沒有將(jiāng)細菌殺死 | 適(shì)用於小型廢(fèi)水處理廠 |
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消毒劑的種類有哪些?各自的特點是怎樣的?
常用的消毒(dú)劑有次氯酸類(lèi)、二氧化氯、臭氧、紫(zǐ)外線輻射等。次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉(fěn)精、氯片、次氯酸鈉等形態,主要(yào)是通(tōng)過(guò)HOCl起消毒作用。次氯酸類消毒劑的弱點是容易和水中的有機物生成(chéng)氯代烴(tīng),而氯代烴已被確認為是對人體健康極為不利的,同時處(chù)理(lǐ)過的水會有一些令人不快的氣味。次(cì)氯酸類消毒劑粉塵和放出的氯氣對人的呼吸(xī)道、眼睛及(jí)皮膚都(dōu)有(yǒu)強烈的刺激作用,如果不慎濺入眼睛或(huò)觸(chù)及皮膚,要立即用大量清水衝洗。存放環境(jìng)要(yào)陰涼、通風和幹燥,遠離熱源和火種,不能與有(yǒu)機物(wù)、酸類及還原劑共儲混運,運輸過程中要防止雨淋和(hé)日光(guāng)曝曬,裝(zhuāng)卸時動作要輕(qīng),避(bì)免碰撞和滾動。
次氯酸類消毒劑消毒時往往發生的是取代(dài)反應,這也是(shì)使用次氯酸類(lèi)消毒(dú)劑會(huì)產生氯代烴(tīng)的根本原因,而臭氧和二氧化氯(lǜ)消毒時發生的是純氧化反應,因而可以破壞有機物(wù)的結構,在殺菌(jun1)的(de)同時(shí)還可以提高廢水的可生化性(BOD5/CODCr值),去除(chú)水中的部分CODCr。二(èr)氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒(dú)相比,前者一次(cì)性投資低,運行費用高(大約0.1元/m3);後(hòu)者一次性投資高,運行費用(yòng)低(大約0.02元/m3)。
臭氧消毒和紫外線(xiàn)消毒可以在(zài)很短的時間內達(dá)到消毒(dú)的效(xiào)果(guǒ),經過臭氧消毒和紫(zǐ)外線消毒的二沉池出水或(huò)回用水細菌總數和總大腸(cháng)菌(jun1)群等微生物指標可以達到要(yào)求,但他們的缺點是瞬時反應,無法保持效果,抵抗管(guǎn)道內(nèi)微生物(wù)的滋生和繁殖,因(yīn)此在回(huí)用水係統(tǒng)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(yǎng)化氯(lǜ)或0.3~0.5mg/L的氯,以保持管網末梢有足夠的(de)餘氯量(liàng)。
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氯的物化性(xìng)質是怎樣的?
氯在常壓下是黃綠色氣體,在0oC和一個大氣(qì)壓時的密度為3.2mg/mL,即約為空氣的2.5倍重,具有強烈的刺激性。一(yī)般(bān)采用(yòng)電解食鹽水溶液的方法製取氯氣,然後將氯氣加壓冷卻製得液氯,液氯極(jí)易(yì)氣化,沸點是-34.5oC。加壓後的液氯成為黃綠色透明液體(tǐ),1kg液氯(lǜ)氣化後體積可以(yǐ)變為300L。氯性質很(hěn)活(huó)潑,能溶於水(shuǐ),溶解度隨水溫(wēn)的升高而降低。氯(lǜ)是具有強烈刺激性的窒息氣體,對人(rén)的呼吸係統、眼部及皮膚(fū)都能產生傷害,空氣中最高(gāo)允許濃度為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(rán)燒和爆炸,可以和(hé)大多數物質起(qǐ)反(fǎn)應(yīng)。
氯是一種強氧化劑,具有殺菌能力強(qiáng)、價格低(dī)廉、來源方便的優點,是水處理行(háng)業應用曆史最為悠久的消毒劑。氯(lǜ)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(bì)內擴散,與細胞的蛋白質反應生(shēng)成(chéng)化學穩定性極好的N-Cl鍵。另外,氯能氧(yǎng)化微生物的某些活性物質,抑製並殺死微生物(wù)。
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如(rú)何防(fáng)止(zhǐ)氯(lǜ)中毒(dú)?
雖然空氣中最高允許濃(nóng)度為1mL/m3,但長期在低於此值的環境中(zhōng)工(gōng)作,也會(huì)導致(zhì)慢性中毒,表現為(wéi)患慢性支氣(qì)管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、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(dù)急性中毒表現為喉幹胸悶、脈搏加快等症狀,重度(dù)急性中毒表現為支氣管痙攣和水腫,甚至出現昏(hūn)迷或休克。為(wéi)防止出現氯中(zhōng)毒的措施可總結如下:
⑴經常(cháng)接觸氯氣的工作人員對氯味的敏(mǐn)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(hài)。因此操(cāo)作人員的值班室要(yào)和(hé)加氯間分開設置,並在加氯間安裝(zhuāng)監測及警報裝置,隨時對其中的氯濃度(dù)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(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門外開,並與其他工作間嚴格分開、沒有任何(hé)直接連通。由於氯比空氣重,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(shàng)擴散。所以加氯間的底部必須安裝強(qiáng)製排風設施,進氣孔要設在高處。
⑶加氯間門外要備用檢修工具、防毒麵具(jù)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(yā)力水管必須保證不間斷供水,並保持水壓穩定,同時(shí)還要有應對突然停水的措(cuò)施。加氯間內(nèi)要設置堿液池,並定時(shí)檢驗,保證堿液隨時有效。當發現氯瓶有嚴重泄漏時,戴好防毒麵具,然後將氯瓶(píng)迅速移入堿液池中。
⑷當發現現場(chǎng)有人急性氯中毒後(hòu),要設(shè)法迅速將中毒者(zhě)轉移到具有新鮮空氣(qì)的地方,對(duì)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(qīng)鈉(nà)溶液為其洗(xǐ)眼、鼻(bí)、口等部位,還可以讓其吸入霧化(huà)的5%碳酸氫鈉溶液。
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使用液氯瓶時的注意事項有哪些?
液氯是目前國內外應用最(zuì)廣的消毒劑(jì),除消毒外還有(yǒu)氧化作用。液氯通常在鋼瓶中(zhōng)貯存(cún)和運輸,使用時,液氯(lǜ)轉變成氯氣加入水中。
⑴氯瓶內壓(yā)力一般為0.6~0.8MPa,所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火(huǒ)或其他(tā)高溫熱源,以免氣化(huà)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(shuǐ)或受潮時,化學活性增(zēng)強,能腐蝕大多數金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05~0.1MPa的餘壓,不能全部用空,以免(miǎn)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(xī)收的熱量(liàng)有限(xiàn),液氯氣化的數量受到限製時,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(lín)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(yǔ)氯瓶的連接處是否泄(xiè)漏,如果發現加氯機的氯氣管(guǎn)出現堵塞現象,切不可用水衝洗,可以用鋼(gāng)絲疏通,再用打氣(qì)筒或壓縮空氣將雜(zá)物吹掉。
⑷開啟前(qián)要檢查氯瓶的放置位置是否正確,一定要保證出(chū)口朝上,即放(fàng)出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥(fá)時,要先緩慢開半圈,隨即(jí)用10%氨水檢查是否漏氣,一切正常後再逐漸打開。如果閥門難以開啟,不能(néng)用榔頭敲擊,也不能長板手硬扳,以防將閥杆擰斷。
使用次氯酸鈉消毒時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些?
固態次氯酸鈉NaClO為白色粉末,具有刺激性氣味,在空氣中極不穩定(dìng),受熱後迅速分解。商品固態次氯酸鈉的(de)有效氯一般為10%~12%,常用製備方法是液堿氯化法,即在30%以(yǐ)下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進行反(fǎn)應。商品(pǐn)固態次氯酸鈉使用方便,但消毒效果比氯差,費用也高於(yú)氯消(xiāo)毒。
由於次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度的作用而分解,一般用次氯酸鈉發生器就地製(zhì)備後立即投加。利用鈦(tài)陽(yáng)極電解食鹽(yán)水(沿海地(dì)區可(kě)用海水作為鹽溶液),得(dé)到的次(cì)氯酸(suān)鈉溶(róng)液是淡(dàn)黃色透明液體,含有效氯6g/L~11g/L。一般每生產(chǎn)1kg有(yǒu)效氯,食鹽消耗量約3~4.5kg,耗電量(liàng)5~10kWh,通常其消耗比使用漂(piāo)白粉消毒還要低。
次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存(cún),而且必須(xū)在避光低溫環境下存放。電解生產次(cì)氯酸鈉溶液最好是使用多少,隨時(shí)生產多少。氣溫低於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(xiào)氯可達0.3~0.7mg/L。因此,如果為了具有(yǒu)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。
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使(shǐ)用漂白粉消毒時的注意事項有哪些?
漂白粉CaCl2∙Ca(OCl)2∙2H2O為(wéi)白色粉末,有氯的氣味,含(hán)有效氯20%~25%。漂白粉易吸潮,性(xìng)質極不穩定,日光照射、受熱均能使其變質而降低有(yǒu)效(xiào)氯成(chéng)分。與(yǔ)有機(jī)物、易(yì)燃液體混合能(néng)發熱自燃,受高(gāo)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(bú)分(fèn)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(dú)劑,需配成溶液加注,而且一(yī)般需設混合池。每包50kg的漂白粉(fěn)先加400~500kg水攪拌成10%~15%溶液(yè),再加水調成1%~2%濃度的溶液。混(hún)合池(chí)通常有隔板式與鼓風(fēng)式兩種。用氯片消毒時,廢水流(liú)入特製的(de)氯片(piàn)消毒器,浸(jìn)潤溶解氯片,並與之混合,然後再進接觸池。
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二氧(yǎng)化氯的物化性(xìng)質是怎(zěn)樣的?
二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體,性質極不穩定(dìng),與氯一樣的刺激性氣味,毒性比氯要大,相對密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體,並很容(róng)易揮發。二氧化(huà)氯很容易爆炸(zhà),溫(wēn)度升高、暴露在光線(xiàn)下或與某些有機物接觸摩擦,都(dōu)可能發生爆炸,而且液體二(èr)氧化氯比氣體二氧化(huà)氯更易爆(bào)炸。在空氣中的體積濃度超過(guò)10%時或水中二(èr)氧化氯濃(nóng)度超過30%就會發生爆炸。二氧化氯易溶(róng)於(yú)水,在水中的溶解度是氯的(de)5倍,但ClO2不和水起化學反應,在(zài)水中極易揮發(fā),在光線照射(shè)下容易發生光化學分解(jiě)。貯存在敞開容器中(zhōng)的ClO2水(shuǐ)溶液,ClO2含量會下降很快。因此,二氧化氯不宜貯存,最好現場製取和使(shǐ)用。
市(shì)場上銷售的(de)商品穩(wěn)定(dìng)二氧化氯溶(róng)液(yè),多為無色或略帶黃綠色透明液體,二氧化氯含(hán)量一般在2%左右,而且要加入一定量的特製穩定劑(如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化(huà)物的水(shuǐ)溶液或二乙烯三胺(àn)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(chǎng)邊生(shēng)產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌後(hòu)生成無毒物質,對環境水體沒有汙染(rǎn)。
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使(shǐ)用二氧化氯(lǜ)時(shí)的注意事項有哪些?
⑴在水處理中,二氧化氯的投加量一般為0.1~1.5mg/L,具體投加量隨原水性質和(hé)投加用途而定(dìng)。當僅作為消毒劑時,投加範圍是0.1~1.3mg/L;當(dāng)兼用作除嗅劑時,投加範圍是0.6~1.3mg/L;當兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機物時,投加範圍是(shì)1~1.5mg/L。
⑵二氧化(huà)氯是一種(zhǒng)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(jiē)觸(chù),以免引起爆(bào)炸。
⑶采用現場製備二氧化氯的方法時,要防(fáng)止二氧化氯在空氣中(zhōng)的積聚濃度過高而引起爆炸,一般(bān)要配備收集和中和二(èr)氧化氯製取過程中析(xī)出或泄漏氣體的措施。
⑷在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi),要(yào)有通風(fēng)裝置和(hé)監測及警報裝置,門外配備防護用品(pǐn)。
⑸穩定二氧化氯溶液(yè)本身沒有毒性,活(huó)化後才能釋放出二氧化氯,因此活(huó)化時要控製好反應強度,以免產生的二氧化氯在空氣中(zhōng)的積聚濃度過高而引(yǐn)起爆炸。
⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝,儲存(cún)於(yú)陰涼通風處,避免陽光直射(shè)和與(yǔ)空氣接觸,運輸時要注意避開高溫和(hé)強光環境,並盡(jìn)量平穩。
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二氧化氯的製備(bèi)方法有哪些?
二氧化氯的製備(bèi)方法(fǎ)有很(hěn)多種,在水(shuǐ)處理行業中,一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉(nà)或氯酸鈉反應的(de)辦法生產,還有使用次氯酸鈉酸化後(hòu)與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反(fǎn)應式分(fèn)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(lǜ)酸鈉合成二氧化氯時(shí),先調製pH﹤2.5的氯(lǜ)水(shuǐ)溶(róng)液,再和(hé)一定量的10%亞氯(lǜ)酸鈉溶(róng)液一起進入反應室,在反應室中充分(fèn)混合和反應,生成二氧化氯。理論上,每10g亞氯酸鈉加3.9g氯(lǜ),可生成7.5g二氧化氯。為了防止未起反應的(de)亞氯酸鈉被帶入水中,通常要加入比理論值多的過(guò)量氯。
其他方法與上述方法的操作基本類似,為保證反應(yīng)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(jiā)入過量(liàng)的酸,以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉化率。生成(chéng)的ClO2溶液可按照合適的投加量直(zhí)接加到水中進行消毒。
國內市場上有(yǒu)許多(duō)使(shǐ)用電解法生產二(èr)氧化氯的設備,但實際上,這些設備製造的所謂二氧化氯至多是二(èr)氧化氯和氯的複(fù)合物,不可能徹底解決氯(lǜ)類消(xiāo)毒劑會產生氯代烴的問題,而且已經有使用複合二氧化氯時發生爆炸的事例(lì)。
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廢水處理中常用的氧化劑和還原(yuán)劑有哪些?
從理論(lùn)上說,氧化還原(yuán)電位不同的兩種物質都可以相(xiàng)對地成(chéng)為氧(yǎng)化(huà)劑或還原劑(jì),但在廢水處理實踐中能夠(gòu)使用的氧化劑或還原劑必須滿(mǎn)足以(yǐ)下要求(qiú):
①對廢水中希望去除的汙染物質有良好的氧化(huà)或還原作用
②反應後(hòu)生成的物(wù)質(zhì)應當無害以避免二次汙染
③價格便宜(yí)、來源可靠
④能在常溫下快速反應、不(bú)需要(yào)加熱
⑤反應時所需的pH值最好在中性,不能太高或太低。
在廢水處理中常用的氧化劑有:
①在接受電子後還原變成帶(dài)負電(diàn)荷離子的中性(xìng)原子,如O2、Cl2、O3等;
②帶正電荷的原子,接(jiē)受電子後還原(yuán)成帶負電荷的(de)離子,比如在(zài)堿性條件下,漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中(zhōng)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-;
③帶高價正電荷的原子在(zài)接受電子後還原成帶低價(jià)正(zhèng)電荷的原子,例如三氯化鐵中的Fe3+和高錳酸鉀中(zhōng)的Mn7+在(zài)接受電子後還原成Fe2+和Mn2+。
在廢水處理中常用的還原劑有:
①在給出電子後被氧化成帶正電荷的(de)中性原子,例如鐵屑、鋅粉等(děng);
②帶負電荷的原子在給出(chū)電子後被氧(yǎng)化成帶正電荷的原子,例如硼氫化鈉(nà)中的硼(péng)元素(sù)為負5價,在(zài)堿性條件下可以將汞離子還原(yuán)成金屬汞,同時自身被氧化成正三價。
③金屬或非金屬的帶正電(diàn)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(suān)鹽(yán)SO32-中(zhōng)的四價硫在給出兩個電(diàn)子後,被氧(yǎng)化成六價硫,形成SO42-。
來源(yuán):必高環保人才網