絮凝劑技術(shù)文件

絮凝劑技術(shù)文件絮凝劑技術(shù)文件絮凝劑技術(shù)文件xxx公司絮凝劑技術(shù)文件文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度(一)無機(jī)混凝劑

1.低分子無機(jī)混凝劑目前應(yīng)用最廣泛的簡單無機(jī)型絮凝劑是鐵系、鋁系金屬鹽.主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁.三氯化鐵(Fe:常用的是六水合三氯化鐵(FeCl3?6H20)形成的礬花沉淀性好,處理低溫水或低濁度水效果比鋁鹽好,適宜pH值范圍較寬,但處理后水的色度比鋁系的高,有腐蝕性.

硫酸亞鐵(FeS04?H20)離解出的Fe2+只能生成最簡單的單核絡(luò)合物,不如二價(jià)鐵鹽那樣有良好的混凝效果.硫酸鋁(Al2(S04)3)是廢水處理中使用最多的絮凝劑,使用便利,絮凝效果好,當(dāng)水溫低時(shí)水解困難,形成的絮體較松散,它的有效pH值范圍較窄.明磯(Al2(S04)3?的作用機(jī)理與硫酸鋁同.

2.無機(jī)高分子絮凝劑無機(jī)離分子絮凝劑混凝效果高、價(jià)格低,有逐步成為主流藥劑的趨勢.我國此類絮凝劑的開發(fā)成績顯著.無機(jī)高分子絮凝劑的品種有陽離子型,如聚合氯化鋁(PACL聚合硫酸鋁(PAS)、聚合磷酸鋁(PAP)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合磷酸鐵(PFP)、聚亞鐵和陰離子型,如聚合硅酸〔PS〕.

聚合氯化鋁(PAC)：對各種廢水都可以達(dá)到好的絮凝效果,能快速形成大的礬花,沉淀性能好,適宜的pH值范圍較寬(pH在5-9之間),且處理后水的pH值和堿度下降較小.水溫低時(shí),仍可保持穩(wěn)定的絮凝效果,其堿化度比其它鋁鹽、鐵鹽為高,因此藥液對設(shè)備的侵蝕作用小.聚合硫酸鐵(PFS)：混凝體形成速度快,密集且質(zhì)量大且沉降速度快.尤其對低溫低濁水有優(yōu)良的處理效果,適用水體pH值范圍(pH在4-11之間),腐蝕性小.實(shí)驗(yàn)表明,用聚鐵凈化水,可降低亞硝氮及鐵的含量.因此,它是優(yōu)良安全的飲用水混凝劑劑,有取代對人體有害的聚合鋁混凝劑的趨勢.聚亞鐵：可將高價(jià)金屬離子還原成低價(jià)金屬離子,且不需酸化.該混凝劑在水體中具有電荷中和與吸附架橋雙重功能.與活性劑共用,可使膠體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷w,同時(shí)除去廢水中的Cu、Zn、Ni等金屬離子,成為高效電鍍廢水凈化劑.聚合硫酸鋁(PAS)：去除濁度效果顯著,并有較廣的溫度使用范圍和對原水的適用范圍.不僅可處理工業(yè)用水,還可處理工業(yè)廢水.聚合硫酸鋁混凝劑國外已有報(bào)道.聚合硅酸(PS)：目前對聚合硅酸制備方法、聚合機(jī)制、聚合度的影響因素勻己研究較為透徹.研究發(fā)現(xiàn),可利用中和所達(dá)到pH值的不同來控制聚合速度.聚硅酸具有很強(qiáng)的粘結(jié)聚集能力和吸附架橋作用.楊修造等[16]對聚硅酸的膠凝特性進(jìn)行了研究,證明了聚硅屬陰離子型.聚文檔沖億季,硅酸的最大缺點(diǎn)是產(chǎn)品性質(zhì)不穩(wěn)定,故不能成為獨(dú)立商品.

(二)有機(jī)高分子混凝劑

有機(jī)高分子混凝劑具有用最少、混凝速度快,受鹽類、pH值及溫度影響小,生成污泥量少且易處理等優(yōu)點(diǎn),有廣闊的應(yīng)用前景.

目前使用的混凝劑主要有合成和天然改性兩種.

聚丙烯酰胺：在合成的有機(jī)高分子絮凝劑中,聚丙烯酰胺的應(yīng)用最多.聚丙烯酰胺有非離子型、陽離子型和陰離子型三種.它們的分子量均在50-600萬之間.由于這類絮凝劑存在一定量的殘余單體丙烯酰胺,不可避免地帶來了毒性.高分子量(106以上)的聚丙烯酸納屬陰離子型混凝劑,有強(qiáng)的混凝作用且無毒.聚丙烯酸納對懸浮于水介質(zhì)中的細(xì)粒子產(chǎn)生非離子吸附,使粒子間產(chǎn)生交聯(lián).它對具有金屬氫氧化物這類正電荷的膠體粒子更顯示出其優(yōu)良的性能.聚二甲基二丙烯基氯化銨：陽離子型高分子化合物,用于水處理能獲得比目前較常用的無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子混凝劑聚丙烯酰胺更好的處理效果,可單獨(dú)使用,也可與無機(jī)混凝劑并用.淀粉衍生物：可以吸附帶負(fù)電荷的有機(jī)或無機(jī)懸浮物質(zhì).近年來淀粉聚丙烯酰胺接枝共聚物的研究已取得了一定的進(jìn)展.甲殼素衍生物：對甲殼素進(jìn)行分子改良得到的殼聚糖是一種很好的混凝劑.

植物膠改性多功能處理劑：進(jìn)入70年代以來,國外陸續(xù)開發(fā)了一些兼具混凝、緩蝕等多種功能的合成有機(jī)高分子處理劑,這些藥劑不僅具有良好的混凝性能,而且還有緩蝕、殺菌等作用.

(三)復(fù)合型混凝劑

高效復(fù)合型混凝劑是近年來才發(fā)展起米的,其發(fā)展非常迅猛,種類比較多,它的作用機(jī)理在于離子間的相互增效作用.

聚合氯化鋁鐵：可利用煤石為原料制得,兼具有鐵鹽和鋁鹽的特性,在pH值的范圍內(nèi),其去除濁度效果和絮體沉降性能都優(yōu)于聚合鋁.

聚合硫酸氯化鋁鐵：以鋁土礦等為原料制得,其組成為含有多核聚鐵及聚鋁與氯根、硫酸根配位的復(fù)合型無機(jī)高分子,兼?zhèn)滂F、鋁混凝劑的優(yōu)良性能.在某些方面,具有比PAC更好的效果.并且其生產(chǎn)工藝簡單,成本低,在水處理中具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值.

聚氯硫酸鐵：利用硫酸/鹽酸混酸溶解軋鋼廢鋼渣的溶出液為原料,可制得聚氯硫酸鐵.它具有電荷中和與吸附架橋功能,形成的礬花大,沉降快,污泥脫水性能好,無二次污染.

聚合硫酸鋁鐵：以硫酸亞鐵為原料在酸性條件下反應(yīng)l小時(shí),即得到鹽基度20%以上的復(fù)合聚合硫酸鋁鐵,它對污水具有很好的混凝效果.

聚磷氯化鋁：聚磷氯化鋁比PAC具有更強(qiáng)的吸附性能,且混凝反應(yīng)速度快,生成的礬花大等優(yōu)點(diǎn).

聚磷氯化鐵：在聚合氯化鐵中引入適量的P043-能制得,研究表明P043-在聚合鐵中的含量有一定的范圍,超出此范圍混凝效果反而下降.

聚硅氯化鋁：用聚硅酸與聚合氯化鋁可制得性能優(yōu)異的聚硅氯化鋁.聚硅酸鐵鋁：其實(shí)驗(yàn)結(jié)果體現(xiàn)了電中和、吸附架橋、沉淀網(wǎng)捕作用的綜合效應(yīng).適應(yīng)pH值范圍寬、貯存期長(超過1個(gè)月)、易操作、用藥量少、沉降性能好,用藥量范圍寬等優(yōu)點(diǎn).

無機(jī)化合物還可與有機(jī)化合物組合形成復(fù)合型的混凝劑,如聚合鋁/聚丙烯酰胺、聚合鐵/甲殼素、聚合鋁/陽離子有機(jī)高分子等等,復(fù)合型的高效混凝劑性能、經(jīng)濟(jì)、二次污染等方面的綜合性能是最好的,目前混凝研究領(lǐng)域最熱的也是復(fù)合型高效混凝劑.

(四)微生物混凝劑

有機(jī)型混凝劑盡管非常有效,但殘留物有害,如丙烯酰胺單體是很強(qiáng)的致癌物,無機(jī)型及復(fù)合型混凝劑也存在殘留問題.微生物混凝劑正是在此形勢下開發(fā)的新一代混凝劑.

國內(nèi)自90年代已開始進(jìn)行研究,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多微生物如格蘭氏陽性菌、格蘭氏陰性菌和其它如土壤桿菌屬、厄氏菌屬、假單胞菌屬等都能產(chǎn)生混凝物質(zhì).其中具有最強(qiáng)混凝作用的是紅平紅球菌(Rhodococcuserythropolis),這種細(xì)菌在旱田土壤中最常見,在沉降性良好的活性污泥微生物相中約占2%,用它開發(fā)的純微生物混凝劑命名為NOC-1.噴霧型干燥型聚合氯化鋁[英文名稱]PolyaluminiumChloride，縮寫為PAC[CASRN]1327-41-9;;11097-68-0;;[EINECS]215-477-2[分子式]Al2Cl(OH)5[分子量][技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)]產(chǎn)品質(zhì)量符合國家GB15892-2009標(biāo)準(zhǔn)[產(chǎn)品外觀]高檔白色、中檔淺黃色粉末狀白色聚合氯化鋁因?yàn)楸环Q為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食品級白色聚合氯化鋁，與其它聚氯化鋁相比是品質(zhì)最高產(chǎn)品，主要的原材料是優(yōu)質(zhì)的氫氧化鋁粉、鹽酸，采用的生產(chǎn)工藝是最先進(jìn)的技術(shù)噴霧干燥法。白色聚合氯化鋁用于造紙施膠劑，制糖脫色澄清劑、鞣革、醫(yī)藥、化妝品和精密鑄造及水處理等多個(gè)領(lǐng)域。PAC(聚合氯化鋁)的溶解與使用

1)

PAC為無機(jī)高分子化合物,易溶于水,有一定的腐蝕性；

2)

根據(jù)原水水質(zhì)情況不同,使用前應(yīng)先做小試求得最佳用藥量(具體方法可參見第2條:聚合硫酸鐵的溶解與使用-加藥量的確定)；(參考用量范圍:20-800ppm)

3)

為便于計(jì)算,實(shí)驗(yàn)小試溶液配置按重量體積比(W/V),一般以2～5%配為好。如配3%溶液:稱PAC3g,盛入洗凈的200ml量筒中,加清水約50ml,待溶解后再加水稀釋至100ml刻度,搖勻即可；

4)

使用時(shí)液體產(chǎn)品配成5-10%的水液,固體產(chǎn)品配成3-5%的水液(按商品重量計(jì)算)；

5)

使用配制時(shí)按固體:清水=1:5(W/V)左右先混合溶解后,再加水稀釋至上述濃度即可；

6)

低于1%溶液易水解,會降低使用效果；濃度太高易造成浪費(fèi),不容易控制加藥量；

7)

加藥按求得的最佳投加量投加；

8)

運(yùn)行中注意觀察調(diào)整,如見沉淀池礬花少、余濁大，則投加量過少；如見沉淀池礬花大且上翻、余濁高，則加藥量過大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整；

9)

加藥設(shè)施應(yīng)防腐。PAC絮凝除濁作用及電泳特征圖5為向濁度為10NTU的原水中投加2mg/L的PAC后凝聚微粒的ζ值和上清液剩余濁度在不同pH的條件下的變化情況.當(dāng)pH為4~6時(shí)ζ值比較穩(wěn)定,平均ζ值為,上清液剩余濁度為~上升到7時(shí)ζ值繼續(xù)減小,pH為7~10時(shí)ζ值又出現(xiàn)穩(wěn)定,平均ζ值為,上清液剩余濁度為以下.pH為10以上時(shí)ζ值開始升高.當(dāng)pH在4~10范圍,上清液剩余濁度小于1NTU,ζ值變化不大,產(chǎn)生良好絮凝的ζ值范圍為?不論是在pH高區(qū)、pH低區(qū)或pH中區(qū)都能較好地發(fā)揮壓縮雙電層、電中和吸附脫穩(wěn)、凝聚絮凝的效能,這表明了PAC穩(wěn)定性好,形態(tài)較為穩(wěn)定,可以適應(yīng)于更廣pH范圍內(nèi)的水質(zhì)凈化.

圖5F電位以及剩余濁度與pH的關(guān)系從圖5中還可發(fā)現(xiàn),ζ值在pH=4~10范圍內(nèi)并沒有出現(xiàn)等電態(tài),這主要由于投藥量少,沒有完全降低F電位.絮凝效果很好,是由于絮凝劑在水中發(fā)揮電性中和和壓縮雙電層的作用,并且由于粒子數(shù)目增多,碰撞次數(shù)增多,相對降低了對脫穩(wěn)的要求.硫酸鋁絮凝除濁作用及電泳特征圖6為向濁度為10NTU的原水中投加2mg/L硫酸鋁后,凝聚微粒的ζ值和上清液剩余濁度在不同pH條件下的變化情況.可見凝聚微粒的ζ值隨pH的增大而減小,當(dāng)pH<5時(shí)ζ值均為較高負(fù)值,所以不能產(chǎn)生凝聚.當(dāng)pH=時(shí)ζ值為-10mV,開始凝聚,pH為6左右時(shí)ζ值為,具有良好凝聚效果,此時(shí)發(fā)揮絮凝作用主要為高電荷低聚合度的電中和脫穩(wěn)作用.在pH值7附近,ζ值上升為-10mV,發(fā)揮絮凝作用的鋁幾乎全是中性不溶解性的[Al(OH)3]]大型聚合體或低電荷高聚合度的物質(zhì),這時(shí)粘土粒子和鋁聚合體之間幾乎失去電排斥力,主要依靠OH-離子的架橋,使粘土粒子和[Al(OH)3]]粘結(jié)生成大的絮凝體,產(chǎn)生良好的絮凝沉淀效果.隨pH的繼續(xù)增大,ζ值增大,當(dāng)pH值超過以后,絮凝效果降低,此時(shí)發(fā)揮絮凝效果的主要成分為負(fù)電荷鋁離子,這些陰離子成為Al(ó)的主要形態(tài),架橋聚合態(tài)鋁離子也不足,濁度去除率也顯著降低.從剩余濁度來看,當(dāng)pH為6時(shí)上清液剩余濁度最低為以下.當(dāng)pH<或pH>時(shí)基本上無絮凝效果,在或pH>時(shí)基本上無絮凝效果,在<pH<時(shí)為最佳除濁區(qū)段,這主要是由于鋁礬水解生成的帶電荷的聚合物質(zhì)或氫氧化鋁凝膠物對脫穩(wěn)微粒產(chǎn)生粘結(jié)架橋絮凝和卷掃沉淀作用所致.圖6

F電位以及剩余濁度與pH的關(guān)系配水濁度為10NTU,水溫為,硫酸鋁投加量2mg/L幾種絮凝劑對水中TOC去除效果的對比影響TOC去除率絮凝效果的因素有絮凝劑品種、絮凝劑投加量、混合水力條件、原水水質(zhì)變化以及藥劑投加方式等.圖7示出3種絮凝劑對水中TOC去除效果的對比.從圖7中可知:同一種原水,不同絮凝劑對水中的TOC去除效果不同,在同樣加藥量的情況下聚合,氯化鋁好于硫酸鋁和三氯化鐵,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)過量加入同等劑量的混凝劑,聚合氯化鋁對水中TOC的去除效果也明顯好于其他兩種混凝劑,并且隨著混凝劑投加量的增加,TOC去除率明顯增大,當(dāng)聚合氯化鋁投加量為42mg/L(Al2O35mg/L)時(shí),TOC去除率達(dá)到99%以上.圖7

不同投加量條件下TOC的去除率對比3

結(jié)

論

(1)對一定濁度的水質(zhì),PAC、三氯化鐵和硫酸鋁3種