污水中混凝与絮凝的比较

第一章混凝与絮凝的比较

絮凝剂是用来提高沉降、澄清、过滤、气浮、离心分离等工艺过程的速度和效率。絮凝过程就是悬浮液中许多单独颗粒形成聚集体（絮团或矾花）的过程。

水处理中，混凝和絮凝代表两种不同的机制。

1. 混凝

水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电（常常是负电），颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。

混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。

混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物，多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。

1.1 PAC(聚合氯化铝)的溶解与使用

(1)PAC为无机高分子化合物,易溶于水,有一定的腐蚀性；

根据原水水质情况不同,使用前应先做小试求得最佳用药量(具体方法可参见第2条:聚合硫酸铁的溶解与使用-加药量的确定)；(参考用量范围:20-800ppm) ；

(2)为便于计算,实验小试溶液配置按重量体积比(W/V),一般以2～5%配为好。如配3%溶液:称PAC3g,盛入洗净的200ml量筒中,加清水约50ml,待溶解后再加水稀释至100ml刻度,摇匀即可；

(3)使用时液体产品配成5-10%的水液,固体产品配成3-5%的水液(按商品重量计算)；

使用配制时按固体:清水=1:5(W/V)左右先混合溶解后,再加水稀释至上述浓度即可；

低于1%溶液易水解,会降低使用效果；浓度太高易造成浪费,不容易控制加药量；

加药按求得的最佳投加量投加；

(4)运行中注意观察调整,如见沉淀池矾花少、余浊大，则投加量过少；如见沉淀池矾花大且上翻、余浊高，则加药量过大，应适当调整；

加药设施应防腐。

1.2 聚合硫酸铁(PFS)的溶解与使用

1.2.1 PFS溶液配制

a. 使用时一般将其配制成5%-20%的浓度；

b. 一般情况下当日配制当日使用，配药如用自来水，稍有沉淀物属正常现象。

1.2.2 加药量的确定

(1)因原水性质各异，应根据不同情况，现场调试或作烧杯混凝试验，取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。

a.取原水1L，测定其PH值；

b.调整其PH值为6-9；

c.用2ml注射器抽取配制好的PFS溶液，在强力搅拌下加入水样中，直至观察到有大量矾花形成,然后缓慢搅拌，观察沉淀情况。记下所加的PFS量，以此初步确定PFS的用量；

d. 按照上述方法，将废水调成不同PH值后做烧杯混凝试验，以确定最佳用药PH值；

e. 若有条件，做不同搅拌条件下用药量，以确定最佳的混凝搅拌条件；

f. 根据以上步骤所做试验，可确定最佳加药量，混凝搅拌条件等。

(2)注意混凝过程三个阶段的水力条件和形成矾花状况。

a) 凝聚阶段：是药剂注入混凝池与原水快速混凝在极短时间内形成微细矾花的过程，此时水体变得更加浑浊，它要求水流能产生激烈的湍流。烧杯实验中宜快速(250-300转/分)搅拌10-30S，一般不超过2min。

b) 絮凝阶段：是矾花成长变粗的过程，要求适当的湍流程度和足够的停留时间(10-15min)，至后期可观察到大量矾花聚集缓缓下沉，形成表面清晰层。烧杯实验先以150转/分搅拌约6分钟，再以60转/分搅拌约4分钟至呈悬浮态。

c) 沉降阶段：它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程，要求水流缓慢，为提高效率一般采用斜管(板式)沉降池(最好采用气浮法分离絮凝物)，大量的粗大矾花被斜管(板)壁阻挡而沉积于池底，上层水为澄清水，剩下的粒径小，密度小的矾花一边缓缓下降，一边继续相互碰撞结大，至后期余浊基本不变。烧杯实验宜以20-30转/分慢搅5分钟，再静沉10分钟，测余浊。

表1:PFS适用范围及参考用量

名称参考用量名称参考用量

生活饮用水1:20000-1:200000纸箱厂废水1:5000-1:10000

工业用水1:20000-1:200000机加工乳化油废水1:5000-1:12000

城市污水1:10000-1:50000化工废水1:3000-1:10000

电厂废水1:10000-1:30000油田钻井废水1:3000-1:10000

洗煤废水1:10000-1:30000造漆废水1:3000-1:8000

钢铁工业废水1:10000-1:20000洗毛废水1:2000-1:8000

有色选矿废水1:8000-1:20000制革废水1:2000-1:6000

冶金选矿废水1:8000-20000印染废水1:2000-1:6000

食品工业废水1:8000-1:20000造纸废水1:2000-1:6000

电镀废水1:5000-1:10000污泥脱水1:100-1:1000

注：上表为参考用量，具体用量应该通过实验确定。

(3)PFS的投加

a. 根据烧杯混凝试验结果,调整废水PH值和搅拌条件；

b. 根据水量大小，调整加药泵流量，按所确定的加药比例投加；

c. 实际加药量可能与烧杯混凝试验有些差异，根据处理水质情况调整；

d. 若配合使用有机高分子絮凝剂如PAM，可取得更佳效果；

e. PAM加药量一般为2ppm左右。

2. 絮凝

絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。

絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性（离子性）和电荷密度（离子度）。

实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质，同一产品中大大小小的分子都有，所谓“分子量”只是一个平均概念。所以，在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水是，“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果，目前仍有一些没有认清和解决的问题。就我们所知，絮凝过程与絮凝剂分子结构、电荷密度、分子量有关；与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关；与介质（水）的pH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此尽管有理论和经验可循，用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。

2.1 聚丙烯酰胺(PAM)的溶解与使用

1) PAM是有机高分子化合物，可分为阴离子型，阳离子型和非离子型，为白色粉末或颗粒，可溶于水，但溶解速度很慢；

2) 阴离子型一般用于废水处理絮凝剂，阳离子型一般用于污泥脱水；

3) 作为絮凝剂时用药量一般为1-2ppm，即每处理1吨废水用药量约为1-2g；

4) 使用时阴离子型一般配制成0.1%左右的水溶液，阳离子型可配制成0.1%-0.5%；

5) 配制溶液时应先在溶解槽中加水，然后开启搅拌机，再将PAM沿着漩涡缓慢加入，PAM不能一次性快速投入，否则的话PAM会结块形成“鱼眼”而不能溶解；

6) 加完PAM后一般应继续搅拌30min以上，以确保其充分溶解；

7) 溶解后的PAM应尽快使用，阴离子型一般不要超过36h，阳离子型溶解后很容易水解，应24h内使用。

2.2. ST絮凝剂特性

ST絮凝剂是种新型的水溶性高分子电解质。它具有离子度高、易溶于水（在整个PH 值范围内完全溶于水，且不受低水温的影响）、不成凝胶、水解稳定性好等特点，由于ST 絮凝剂的大分子链上所带的正电荷密度高，产物的水溶性好，分子量适中，因此具有絮凝和消毒的双重性能。它不仅可有效地降低水中悬浮物固体含量，从而降低水的浊度：而且