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常用的混凝剂/助凝剂及其使用条件

混凝工艺具有对悬浮颗粒、胶体颗粒、疏水性污染物的良好去除效果;对亲水性溶解性污染物也有相当的絮凝效果。混凝工艺可用于城镇污水深度处理和工业废水的处理。

一、混凝药剂

  1. 常用混凝剂
    常用的铝盐混凝剂:包括硫酸铝、明矾、碱式氯化铝聚合氯化铝等。
    (1)当污水以破乳、电中和、脱稳为主要目标时,使用硫酸铝效果优于聚合混凝剂。
    (2)碱式氯化铝的混凝效果与盐基度B关系密切。衡量聚合氯化铝OH离子的指标叫盐基度,盐基度是聚氯化铝产品的最重要质量指标之一也是最重要的生产控制参数。盐基度高的碱式氯化铝,其混凝效果好,有关报道表明,提高碱式氯化铝产品的盐基度,可大幅提高生产和使用的经济效益。盐基度从65%提高到92%后,生产原料成本可降低20%,使用过程中的运行成本可降低40%。
    常用的铁盐混凝剂
    铁盐混凝剂包括硫酸亚铁三氯化铁、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁等。
    (1)铁盐混凝剂在碱性条件下可与污水中的重金属离子产生共沉淀作用而去除;
    (2)铁盐混凝剂使用量应控制投加量及反应条件,否则出水易带残色;
    (3)三氯化铁腐蚀性强,不仅对金属有腐蚀,对混凝土也有较强腐蚀,使用中须有防腐措施;
    (4)硫酸亚铁在使用中一般须将二价铁氧化成三价铁,根据经验,只有当pH大于8.5,且水中具有足够碱度和氧存在时,应用硫酸亚铁絮凝才有较好效果。当水中溶解氧不足时。硫酸亚铁水解形成氢氧化铁胶体的过程较缓慢,此时可投加强氧化剂氯,直接将亚铁变为三价铁。氯的用量为FeSO4·7H2O的1/8,加氯量可按式(c=α/8+β)计算:
    式中c--Cl2投量,mg/L;
    α--硫酸亚铁投量,mg/L,以FeSO4·7H2O计;
    β--硫酸亚铁过投量,一般为1.5-2mg/L。
  2. 常用助凝剂
    助凝剂用于混凝过程完成后,作用为促进絮体混凝长大。常用的高分子助凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)、活化硅酸、骨胶等。其中最常见的是聚丙烯酰胺(PAM)活化硅酸用于低温低浊水时有效,在混凝反应完成后投加,要有适宜的酸化度和活化时间,配制较复杂;骨胶一般和三氯化铁混合后使用。常用的无机助凝剂有氯、生石灰、氢氧化钠。
    聚丙烯酰胺(PAM)使用技术要求:
    (1)贮存应考虑防冻措施,室内温度不低于2℃;
    (2)使用前需先行水解,配制浓度<2%,处理效果与水解度有关,一般水解度宜控制在30%-40%;
    (3)水解步骤与方法:溶解搅拌时间一般为0.75-1h,加速搅拌可以提高溶解速度;水解时间12-24h,适当投加NaOH(控制pH<10)有利于水解;
    (4)与常用混凝剂配合使用时,应视水中悬浮物浓度先投加铝盐、铁盐混凝剂,混凝反应完成后再投加PAM,否则药剂将发生胶体保护作用,影响混凝效果。
    加氯适用条件
    (1)当处理高色度水、破坏水中残存有机物结构及去除臭味时,可在投混凝剂前先投氯,以减少凝聚剂用量;
    (2)用硫酸亚铁作混凝剂时,加氯可促进二价铁氧化成三价铁。
    石灰的投加适用条件
    (1)用于补充和调整污水碱度;
    (2)用于去除水中的CO2,调整pH值。
  3. 混凝剂的用量与应用选择
    混凝剂用量应根据污水混凝沉淀试验结果或参照相似水质条件下的运行经验等,经综合比较确定。常用的混凝剂宜按照下表采用。
    常用的混凝剂及使用条件
    混凝剂 水解产物 用途及适用条件
    铝盐 硫酸铝Al2 (SO4)3·18H2O Al3+、[Al(OH)2]+
    [Al2(OH)n](6-n)+
    (1)原理为压缩双电层,中和及降低胶体及乳化油、亲水性有机物表面电位;
    (2)混凝效果受pH影响较大:①破乳及去除水中有机物时,pH宜在4-7之间;②去除水中悬浮物pH值宜控制在6-8;③悬浮物高的水,pH值宜控制在6.5-8,适用水温20-40℃
    明矾
    KAl(SO4)2·12HO
    Al3+、[Al(OH)2]+、 [Al2(OH)n](6-n)+
    铁盐 三氯化铁
    FeCl3·6H2O
    Fe(H2O)36+
    [Fe2(OH)n](6-n)+
    (1)原理同铝盐。使用不受温度影响,絮体密实,沉淀效果好,用量比硫酸铝少;
    (2)对金属、混凝土、塑料均有腐蚀性;
    (3)亚铁离子须先经氧化成三价铁,当pH较低时须使用氯,pH的适用范围宜在7-8.5之间;
    (4)Fe2+在pH值为8.1-9.6范围内效果稳定,絮体形成较快,较稳定,沉淀时间短
    硫酸亚铁
    FeSO4·7H2O
    Fe(H2O)36+
    [Fe2(OH)n](6-n)+
    聚合盐类 碱式氯化铝
    [Al2(OH)nCl6n-]m PAC
    [Al2(OH)n](6-n)+ (1)无机高分子化合物,粘结架桥作用为主,受pH和温度影响较小,吸附效果稳定;
    (2)PH适应范围为5-9,一般不必投加碱剂;
    (3)混凝效果好,耗药量少,出水浊度低,色度小,原水高浊度时尤为显著
    聚合硫酸铁
    [Fe2(OH)n(SO4)6n-]m PFS
    [Fe2(OH)n](6-n)+
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