污水處理混凝工藝

1第七章化學(xué)混凝法2主要內(nèi)容一、混凝原理和用途二、混凝的工藝過程L三、混凝劑與助凝劑L四、投藥方法及設(shè)備L五、混合與反應(yīng)L六、影響混凝的因素L七、澄清池L八、混凝方法的優(yōu)缺點L3一、混凝原理和用途混凝的主要對象是廢水中的細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒（colloidalmatters)，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。混凝是通過向廢水中投加混凝劑(coagulant)，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集(aggregation)成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使廢水得到凈化.混凝法是廢水處理中常采用的方法?？梢杂脕斫档蛷U水的濁度和色度，去除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬和放射性物質(zhì)?；炷ㄟ€能改善污泥的脫水性能。4廢水混凝劑L

L混合L反應(yīng)L沉降L（澄清）出水污泥二、混凝的工藝過程混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時間高強(qiáng)度攪拌反應(yīng)階段的目的是使藥劑與水中的細(xì)小顆?；蚰z體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強(qiáng)度長時間攪拌。許多因素影響反應(yīng)過程L澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過程5三、混凝劑與助凝劑混凝（coagulation-flocculation）水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。凝聚(coagulation)是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)的過程；絮凝(flocculation)則指膠體由于高分子聚合物的吸附架橋作用聚結(jié)成大粒絮體的過程；6凝聚是瞬時的，所需的時間是將化學(xué)藥劑擴(kuò)散到全部水中的時間。絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時間讓絮體長大，但在一般情況下兩者難以截然分開?；炷^程涉及：①水中膠體的性質(zhì)；②混凝劑在水中的水解；③膠體與混凝劑的相互作用?；炷齽?coagulant)：一般把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。助凝劑(coagulantaids)：當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。7常用的混凝劑8水處理對混凝劑的要求：混凝效果好；對人類健康無害；價廉易得；使用方便。目前常用的混凝劑按化學(xué)組成可分為無機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類。9(1)無機(jī)鹽類三氯化鐵(ferricchloride)硫酸亞鐵(ferroussulfate)硫酸鋁(aluminumsulfate)聚合氯化鋁(poly-aluminumchloride,PAC)活化硅酸(activatedsilicate)聚合硫酸鐵(poly-ferricsulfate,PFS)10無水物、結(jié)晶水物和液體，其中常用的是FeCl3·6H2O，極易溶于水。優(yōu)點：形成的礬花沉降性好，處理低溫水或低濁度水效果比鋁鹽好，適宜的pH值范圍較寬；缺點：處理后的水的色度比鋁鹽的高，腐蝕性大。1）三氯化鐵(ferricchloride)112）硫酸亞鐵(ferroussulfate)FeSO4·7H2O是半透明綠色晶體,易溶于水，在水溫2O℃時溶解度為21％。硫酸亞鐵離解出的Fe2＋只能生成最簡單的單核絡(luò)合物，因此，不如三價鐵鹽混凝效果好。殘留在水中的Fe2＋會使處理后的水帶色，F(xiàn)e2＋與水中的某些有色物質(zhì)作用后，會生成顏色更深的溶解物。因此，使用硫酸亞鐵時應(yīng)將二價鐵先氧化為三價鐵，然后再起混凝作用。123）硫酸鋁(aluminumsulfate,alum)常用的是A12(SO4)3·18H2O,外觀為白色,有光澤結(jié)晶體。硫酸鋁易溶于水,水溶液呈酸性,pH在2.5以下,室溫下的溶解度約為5Q%(質(zhì)量百分比,下同),沸水中溶解度提高至90%以上。優(yōu)點：價格較低，使用方便，混凝效果好,不會給處理后的水質(zhì)帶來不良影響。缺點：當(dāng)水溫低時硫酸鋁水解困難，形成的絮體較松散。由于雜質(zhì)含量高，所以渣量大。134）聚合氯化鋁(poly-aluminumchloride,PAC)聚合氯化鋁是一種高分子混凝劑，簡稱PAC。又名堿式氯化鋁(BAC),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。應(yīng)用范圍廣，對各種廢水都可以獲得較好的混凝效果：對水濁度和色度有很好的去除率,對COD、BOD、富營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬離子和放射污染物等也有作用,但效果不是很理想?；炷Ч麨閭鹘y(tǒng)低分子鋁鹽的2-3倍,水溫低時，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果。易快速形成大的礬花，沉降性能好，投藥量一般比硫酸鋁低，過量投加時也不會象硫酸鋁那樣造成水渾濁。適宜的pH值范圍較寬(5－9)，且處理后水的pH值和堿度下降較小。14155）活化硅酸(activatedsilicate)活化硅酸實質(zhì)上是硅酸鈉在加酸條件下水解聚合反應(yīng)進(jìn)行到一定程度的中間產(chǎn)物。對膠體的混凝是通過吸附架橋使粒子粘連而完成的。優(yōu)點：絮凝體形成快且粗大、密實，在低水溫、低堿度條件下也能良好絮凝，適用pH值范圍寬。與其它的混凝劑配合使用，特別是與鋁鹽和鐵鹽混合使用，可縮短沉降時間，節(jié)省混凝劑用量。166）聚合硫酸鐵(poly-ferricsulfate,PFS)化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m優(yōu)點：投加劑量小，絮體生成快，對水質(zhì)的適應(yīng)范圍廣以及水解時消耗水中堿度少。它與聚合鋁鹽都是具有一定堿化度的無機(jī)高分子聚合物，且作用機(jī)理也頗為相似。17(2)有機(jī)高分子類混凝劑(polyelectrolytes)分類：高分子混凝劑分為天然和人工兩種，其中天然高分子混凝劑的應(yīng)用遠(yuǎn)不如人工的廣泛，主要原因是電荷密度小，分子量較低，且容易發(fā)生降解而失去活性。根據(jù)高分子聚合物所帶基團(tuán)能否離解及離解后所帶離子的電性，有機(jī)高分子混凝劑可分為陰離子型(anionic)、陽離子型(cationic)和非離子型(nonionic)18特點：高分子混凝劑一般為鏈狀結(jié)構(gòu)，各單體間以共價鍵結(jié)合。單體的總數(shù)稱為聚合度，高分子混凝劑的聚合度約從1000－5000，甚至更高。高分子混凝劑溶于水中，將生成大量的線形高分子。作用機(jī)理：（a）由于氫鍵結(jié)合、靜電結(jié)合、范德華力等作用對膠粒的吸附結(jié)合；（b）線型高分子在溶液中的吸附架橋作用。在一般情況下，不論混凝劑為何種離子型，對不同電性的膠體和細(xì)微懸浮物都是有效的。但如為離子型，且電性與膠粒電性相反，就能起降低電位和吸附架橋雙重作用，可明顯提高絮凝效果。19聚丙烯酰胺(polyacrylamides,PAM)分子式：示意產(chǎn)量占高分子混凝劑總產(chǎn)量的80％，按性狀，聚丙烯酰胺產(chǎn)品有膠狀(含量5％－10％)、片狀(含量20％－30％)和粉狀(含量90％－95％)三種。聚丙烯酰胺也常作為助凝劑與其他混凝劑一起使用，可產(chǎn)生較好的混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序與廢水水質(zhì)有關(guān)。20—CH2—CH—CONH2n其中

n稱為聚合度21當(dāng)廢水濁度低時，宜先投加其他混凝劑，再投加聚丙烯酰胺，使膠體顆粒先脫穩(wěn)到一定程度，為聚丙烯酰胺的絮凝作用創(chuàng)造有利條件；當(dāng)廢水濁度高時，應(yīng)先投加聚丙烯酰胺，再投加其它混凝劑，以讓聚丙烯酰胺先在高濁度水中充分發(fā)揮作用，吸附部分膠粒，使?jié)岫认陆?，其余膠粒由其它混凝劑脫穩(wěn)，再由聚丙烯酰胺吸附，這樣可以降低其它絮凝劑的用量。222.助凝劑（1）pH調(diào)整劑常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。（2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑如活性硅酸、粘土等。（3）氧化劑可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機(jī)物，以提高混凝效果。23四、投藥方法及設(shè)備投藥方法有干(dry)投法和濕(wetted)投法。干投法是把經(jīng)過破碎易于溶解的藥劑直接投入廢水中。干投法占地面積小，但對藥劑的粒度要求較嚴(yán)，投加量較難控制，對機(jī)械設(shè)備的要求較高，同時勞動條件也較差。目前應(yīng)用的較少。濕投法是將混凝劑和助凝劑配成一定濃度的溶液，然后按處理水量大小定量添加?；炷齽┑臐穹ㄍ都影ㄋ巹┑呐渲啤⑺巹┑挠嬃亢退巹┑耐都尤齻€過程。24混凝劑的水力調(diào)制設(shè)備25混凝劑的壓縮空氣調(diào)制26混凝劑的機(jī)械調(diào)制設(shè)備27五、混合與反應(yīng)(mixingandreaction)1.混合廢水與混凝劑和助凝劑進(jìn)行充分混合，是進(jìn)行反應(yīng)和混凝沉淀的前提。對混合要求是速度快。一般有兩種混合形式：一種是借水泵的吸水管或壓水管混合。另一種是在混合槽內(nèi)進(jìn)行混合?；旌喜刍旌铣Ｓ玫挠袡C(jī)械混合槽，分流隔板式混合槽，多孔隔板式混合槽。28水泵混合（1）吸水管混合投藥投加在水泵吸水口或管上?；旌闲Ч?，節(jié)省動力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物的場合，兩者間距不大于150m。（2）管式混合管式靜態(tài)混合器：流速不宜小于1m/s，水頭損失不小于0.3-0.4m，簡單易行。29混合槽內(nèi)混合（1）機(jī)械混合槽在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板式、螺旋槳式或透平式，速度梯度700-1000s-1，時間10-30s以內(nèi)，優(yōu)點是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。30（2）分流隔板式混合槽槽為鋼筋混凝土或鋼制，槽內(nèi)設(shè)隔板，藥劑于隔板前投入，水在隔板通道間流動過程中與藥劑達(dá)到充分的混合。31（3）多孔隔板式混合槽槽為鋼筋混凝土或鋼制，槽內(nèi)設(shè)若干穿孔隔板，水流經(jīng)小孔時作旋流運動，保證迅速、充分地得到混合。322.反應(yīng)(reaction)水與藥劑混合后進(jìn)入反應(yīng)池進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)池內(nèi)水流特點是流速由大到小。在較大的反應(yīng)流速時，使水中的膠體顆粒發(fā)生碰撞吸附，在較小的反應(yīng)流速時，使碰撞吸附后的顆粒結(jié)成更大的礬花。反應(yīng)池的型式有機(jī)械攪拌、隔板反應(yīng)池，渦流式反應(yīng)池等。33（1）機(jī)械攪拌反應(yīng)池攪拌器有漿板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸