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    絮凝劑知識系列三
    來源: | 作者:先創化工科技 | 發布時間: 2022-05-19 | 471 次瀏覽 | 分享到:

    21助凝劑的作用是什么?

     

    在廢水的混凝處理中,有時使用單一的絮凝劑不能取得良好的混凝效果,往往需要投加某些輔助藥劑以提高混凝效果,這種輔助藥劑稱為助凝劑。常用助凝劑有氯、石灰、活化硅酸、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凝效果的作用。有的助凝劑則參與絮體的生成,改善絮凝體的結構,可以使無機絮凝劑產生的細小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。

     

    22常用助凝劑的種類有哪些?

     

    助凝劑種類較多,但按它們在混凝過程中所起作用來說大致可分為如下兩類:

     

    ⑴調節或改善混凝條件的藥劑

     

    混凝過程應該在一定的pH值范圍內進行,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值較低、堿度不足而使絮凝劑水解困難時,可以投加CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等堿性物質(常用的為石灰);而PH值較高時,則常用硫酸或CO2來降低原水的pH值。

     

    對溶解性有機物含量較大的廢水,可用Cl2等氧化劑來破壞有機物,提高對溶解性有機物的去除效果。另外亞鐵鹽作絮凝劑時,可用氯氣將亞鐵(Fe2+)氧化成高價鐵(Fe3+),以提高混凝效果。以上堿劑、硫酸和CO2、氯氣等本身并不起凝聚作用,只起輔助混凝的作用。

     

    ⑵加大礬花粒度、密度和結實性的助凝劑

     

    混凝的結果要求生成粒度大、密度大和結實的礬花,既有利于沉淀,又不易破碎。為獲得此種結果,結合水質的特點,有時必須在水中加入某種物質或藥劑。如含有不宜沉降的質地較輕雜質的低濁廢水中,加入二氧化硅、活性炭、粘土一類較粗顆?;蚧亓鞑糠殖恋砦勰嗫善鸬郊又?、加大礬花的作用;當采用鋁鹽、鐵鹽作絮凝劑只能產生細小而松散的絮凝體時,可投加聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨膠等高分子助凝劑,利用它們的強烈吸附架橋作用,使細小而松散的絮凝體變得粗大而密實。

     

    23絮凝劑、助凝劑在強化廢水處理中的應用有哪些?

     

    廢水處理中投加絮凝劑可加速廢水中固體顆粒物的聚集和沉降,同時也能去除部分溶解性有機物。這種方法具有投資少,操作簡單,靈活等優點,特別適合于處理水量小,懸浮雜質含量較大的廢水。采用無機絮凝劑時,因為投藥量大,產生的污泥量也大,所以實際應用中主要采用人工合成有機高分子絮凝劑OPF,或采用無機絮凝劑與OPF相結合的方式。

     

    據有關報道,在初級沉淀池,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,在初級沉淀池中投加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。

     

    在廢水的初級沉淀處理中,將有機高分子聚電解質與無機絮凝劑的混合使用,要比它們各自單獨使用效果更好。由于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,就使得絮凝劑的最佳劑量有時難以控制。這時若過量投加無機絮凝劑,用卷掃機理來沉淀去除懸浮雜質,方法雖然可行,但其缺點也是很突出的,一是作用時間比較長(15~30min),再是形成的絮體易破碎。如果在投加無機絮凝劑的同時,再加入一定量的有機高分子聚電解質,可使絮凝時間減少到2~5min,而且形成的絮體也比較結實。

     

    在用沉淀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,然后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沉淀的絮體。

     

    二次沉淀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陰離子型聚電解質有一部分在進入二次沉淀池后繼續發揮作用,而且二次沉淀池中所添加的聚電解質在污泥回流中能反復得到利用。

     

    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機絮凝劑的方法來去除廢水中的部分磷酸鹽。但實驗證明,在保證磷酸根的去除率沒有降低的前提下,用陽離子聚合物代替無機絮凝劑可以取得同樣的除磷效果,這說明聚合物參與了對陰離子磷酸根的吸附。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復合,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,采用混凝處理后,可以使活性污泥階段產生的污泥中無機物成分減少,提高活性污泥的生物降解功能。

     

    廢水處理中使用的過濾、浮選等處理工藝中,通過使用無機絮凝劑和聚電解質助凝劑,可以提高出水水質。結合廢水水質特點,絮凝劑可以單獨使用,也可以多種絮凝劑復合使用或一主一輔復配使用(輔者作為助凝劑)。絮凝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。

     

    24常用污泥調理劑的種類有哪些?

     

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

     

    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。

     

    投加無機調理劑后,可以大大加速污泥的濃縮過程,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,投加量要達到污泥干固體重量的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,采用氯化鐵作為調理劑時,會增加對脫水污泥處理設備金屬構件的腐蝕性,因此所配備的脫水污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,按聚合度可分為低聚合度(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)兩種;按離子型分為陽離子型、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,一般為污泥干固體重量的0.1%~0.5%,而且沒有腐蝕性。

    用于污泥調理的有機調理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝劑產品,主要有陽離子型聚丙烯酰胺、陰離子型聚丙烯酰胺和非離子型聚丙烯酰胺三類。其中陽離子型聚丙烯酰胺能中和污泥顆粒表面的負電荷并在顆粒間產生架橋作用而顯示出較強的凝聚力,調理效果顯著,但費用較高。為降低成本,可以使用較便宜的陰離子型聚丙烯酰胺-石灰聯用法,利用帶有正電荷的Ca(OH)2絮體物將帶負電的絮凝劑和污泥顆粒吸附在一起,形成一種復合的凝聚體系。

     

    25選擇使用污泥調理劑應考慮的因素有哪些?

     

    ⑴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污泥脫水時,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,都不易恢復到 原來的狀態。因此在利用離心脫水機和帶式壓濾機使污泥脫水時,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復配使用, 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,而且石灰和污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣 顆粒結構還能增加污泥的孔隙率,促進泥水分離。

     

    ⑵污泥性質

     

    不同性質的污泥,選用調理劑的種類和投加量也有很大差異。對 有機物含量高的污泥,較為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。而對以無機物為主的污泥,則可以考慮采用陰離子型有 機高分子調理劑。污泥性質的不同直接影響調理效果:初沉池污泥較 易脫水,而浮渣和剩余活性污泥則較難脫水,混合污泥的脫水性能則 介于兩者之間。為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,越難脫水的污泥其調理用藥劑量越大,污泥顆粒細 小,會導致調理劑消耗量的增加,污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,污泥含固率也影響調理劑的投加量, 一般污泥含固率越高,調理劑的投加量越大。

     

    ⑶溫度

     

    污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污泥溫度過低,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,進而影響污泥調理效果和脫水效果。因此, 冬季氣溫較低時,要重視污泥輸送系統的保溫環節(從污水處理系統 排出的污泥溫度一般不低于15oC),盡量減少污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。

     

    ⑷pH值

     

    污泥的pH值決定無機鹽類調理劑的水解產物形態,同一種調理 劑對不同pH值的污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值范圍為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,無論污泥呈酸性還是呈堿性,都能形成 水解產物Fe(OH)3絮體,最佳pH值范圍為6~11。亞鐵鹽在pH值為 8~10的污泥中,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。因此選用無機鹽類調理劑時,首先要考慮脫水污泥的 具體pH值,如果pH值偏離其凝聚反應的最佳范圍,最好更換使用另 一種調理劑。否則就要考慮在對污泥進行調理之前,投加酸或堿調整 污泥的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,污泥的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值的酸性污泥中的電離度較大,分子形狀趨向舒展;而在高pH值 的堿性污泥中電離度較小,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值的酸性污泥中的電離度 較小,分子形狀趨向卷曲;而在高pH值的堿性污泥中電離度較大, 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。

     

    ⑸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 餅產率,其中有機高分子調理劑影響更為顯著。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。這是因為 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產率。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%最為適宜。

     

    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污泥時,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。

     

    ⑺混合反應條件

     

    要想達到最好的調理效果,污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,污泥與調理劑混合反應形成絮體后, 決不能再被破壞,因為絮體一旦受到破壞就很難恢復到原來的狀態。 經驗表明,針對某種污泥,使用某種調理劑,只有混合反應的強度和 時間在一定范圍內,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 度后,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后的污泥進入脫水 機。

     

    26調理劑的投加量如何確定?

     

    污泥調理的藥劑消耗量沒有固定的標準,根據污泥的品種、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,按污泥干固體重量的百分比計,三氯化鐵的投加量為 5%~10%,硫酸亞鐵約為10%~15%,消石灰的投加量為20%~40%,聚 合氯化鋁和聚合硫酸鐵約為1%~3%,陽離子型聚丙烯酰胺為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),雖然其投加量較少,但折合調理每噸污泥的費用,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復配使用。

     

    27使用調理劑的注意事項有哪些?

     

    為了更好地使用調理劑,應注意以下事項:①充分了解和掌握被 處理污泥的性質(濃度、成分等),②試驗確定適合于污泥性質和脫 水機性質的調理劑種類,③試驗確定調理劑的注入點、反應條件、投 加量等,④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,為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,對于同樣污泥,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,污泥濃度高時,使用高分子量的調理劑效果較好,而 污泥濃度低時,使用分子量較低的調理劑效果較好。

     

    廢水生物處理產生的剩余污泥和回流污泥的性質相同,其主要成 分是微生物的絮凝物,一般帶有負電荷,因此為使剩余污泥凝聚,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), 陽離子調理劑可分為高、中、低陽離子度調理劑。

     

    28絮凝劑、助凝劑,脫水劑、調理劑之間的關系

     

    脫水劑是對污泥進行脫水之前投加的藥劑,也就是污泥的調理劑,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污泥干固體重量的百分比計。

     

    絮凝劑應用于去除污水中懸浮物,是水處理領域的重要藥劑。絮 凝劑的投加量一般以待處理水的單位體積內投加的數量來表示。

     

    脫水劑(調理劑)與絮凝劑、助凝劑的投加量都可以稱為加藥量。 同一種藥劑既可以在處理污水時應用為絮凝劑,又可以在剩余污泥處 理過程中應用為調理劑或脫水劑。

     

    助凝劑用在水處理領域作為絮凝劑的助劑時被稱為助凝劑,同一種助凝劑在剩余污泥處理時一般不稱助凝劑,而是統稱為調理劑或脫水劑。

     

    使用絮凝劑時,由于水中的懸浮物數量畢竟有限,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,并且都要具有足夠的時間,比如混合需要幾十秒到數分鐘、反應則需要15~30min。 而污泥脫水時從投加調理劑到污泥進入脫水機往往只有幾十秒的時間,即只有相當于絮凝劑的混合過程、沒有反應的時間,而且經驗也表明,調理效果會隨著逗留時間的延長而降低。

     


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