详解混凝剂和助凝剂
中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合,长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是常用的方法之一。
混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成大颗粒絮体,这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。
一、混凝剂与助凝剂
(一)常用的无机盐类混凝剂
常用的无机盐类混凝剂见表4-3。
表4-3常用的无机盐类混凝剂
(二)常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂
常用的有机合成高分子混凝剂(又称絮凝剂)及天然絮凝剂见表4-4。
表4-4常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂
(三)常用的助凝剂
常用的助凝剂见表4-5。
表4-5常用的助凝剂
二、影响混凝效果的因素与混凝剂的选择
(一)影响混凝效果的主要因素
影响混凝效果的因素比较复杂,其中主要由水质本身的复杂变化引起,其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。
1.水质
工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化,而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。废水中的污染物在化学组成、带电性能、亲水性能、吸咐性能等方面都可能不同,因此某一种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相关很大。另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用,因此对于高浓度有机废水采用混凝沉淀方法处理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质,通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。
2.pH值
pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下,铝盐与铁盐的水解产物形态不一样,产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂水解反应过程中不断产生H+,因此要保持水解反应充分进行,水中必须有碱去中和H+,如碱不足,水的pH值将下降,水解反应不充分,对混凝过程不利。
3.水温
水温对混凝效果也有影响,无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应,水温低时不利于混凝剂水解。水的粘度也与水温有关,水温低时水的粘度大,致使水分子的布朗运动减弱,不利于水中污染物质胶粒的脱稳和聚集,因而絮凝体形成不易。
4.水力学条件及混凝反应的时间
把一定的混凝剂投加到废水中后,首先要使混凝剂迅速、均匀地扩散到水中。混凝剂充分溶解后,所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后,会形成许许多多微小的矾花,这个过程又称为混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流,在较快的时间内使药剂与水充分混合,混合时间一般要求几十秒至2分钟。混合作用一般靠水力或机械方法来完成。
在完成混合后,水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象,生成了细小的矾花,其尺寸可达5μm以上,但还不能达到靠重力可以下沉的尺寸(通常需要0.6~1.0mm以上)。因此还要靠絮凝过程使矾花逐渐长大。在絮凝阶段,要求水流有适当的紊流程度,为细小矾花提供相碰接触和互相吸附的机会,并且随着矾花的长大这种紊流应该逐渐减弱下来。
反应时间(T)一般控制在10~30mim。
反应中平均速度梯度(G)一般取30~60s-1,并应控制GT值在104~10 5范围内。
(二)混凝剂的选择
针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时,通常由综合以下几方面的考虑来确定。
(1)处理效果好,对希望去除的污染物有较高的去除率,能满足设计要求。为了达到这一目标,有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。
(2)混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜,需要的投加量应当适中,以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。
(3)混凝剂的来源应当可靠,产品性能比较稳定,并应宜于储存和投加方便。
(4)所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时,要适当考虑出水中混凝残余量所造成的轻微色度等影响(例如采用铁盐作混凝剂时)。
结合以上因素的考虑,通常采用实际废水水样由实验室烧杯试验,对宜于采用的混凝剂及投加量来进行初步筛选确定。在有条件的情况下,一般还应对初步确定的结果进行扩大的动态连续试验,以求取得可靠的设计数据。