污水处理混凝工艺

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(2)分流隔板式混合槽
槽为钢筋混凝土或钢制,槽内设隔板,药剂于隔板前投 30 入,水在隔板通道间流动过程中与药剂达到充分的混合。
(3)多孔隔板式混合槽
槽为钢筋混凝土或钢制,槽内设若干穿孔隔板,水流经小 31 孔时作旋流运动,保证迅速、充分地得到混合。
2.反应(reaction)
• 水与药剂混合后进入反应池进行反应。 • 反应池内水流特点是流速由大到小。在较 大的反应流速时,使水中的胶体颗粒发生 碰撞吸附,在较小的反应流速时,使碰撞 吸附后的颗粒结成更大的矾花。 • 反应池的型式有机械搅拌、隔板反应池, 涡流式反应池等。
污泥
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三、混凝剂与助凝剂 • 混 凝 ( coagulation - flocculation ) 水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过 程称为混凝,是凝聚和絮凝的总称。 • 凝聚(coagulation) 是指胶体被压缩双电 层而脱稳的过程; • 絮凝 (flocculation) 则指胶体由于高分 子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮 体的过程;
4)聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC)
• 聚合氯化铝是一种高分子混凝剂,简称PAC 。又名碱式氯化铝 (BAC), 其碱化度比其它 铝盐、铁盐为高,因此药液对设备的侵蚀 作用小。 • 应用范围广,对各种废水都可以获得较好 的混凝效果:对水浊度和色度有很好的去 除率,对COD、BOD、富营养物质、重金属离 子和放射污染物等也有作用 ,但效果不是很 理想。
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二、混凝的工艺过程
混凝剂L L
反应阶段的目的是使药剂与水中 的细小颗粒或胶体物质作用生成 尽可能大的絮体,为沉降分离创 造条件,需要低强度长时间搅拌。 许多因素影响反应过程L
出水 废水
混合L 反应L
沉降L (澄清)
混合目的是使混凝剂尽 快与水混合,需要短时 间高强度搅拌
澄清的目的是使所生成 的絮体与水分离,完成 净化过程
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1)三氯化铁(ferric chloride)
• 无水物、结晶水物和液体,其中常用的是 FeCl3·6H2O,极易溶于水。 • 优点:形成的矾花沉降性好,处理低温水或低 浊度水效果比铝盐好,适宜的pH值范围较宽;
• 缺点:处理后的水的色度比铝盐的高,腐蚀性
大。
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2)硫酸亚铁(ferrous sulfate)
• FeSO4·7H2O 是半透明绿色晶体 , 易溶于水, 在水温2O℃时溶解度为21%。 • 硫酸亚铁离解出的 Fe2 + 只能生成最简单 的单核络合物,因此,不如三价铁盐混 凝效果好。 • 残留在水中的 Fe2 + 会使处理后的水带色, Fe2 + 与水中的某些有色物质作用后,会 生成颜色更深的溶解物。因此,使用硫 酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁, 然后再起混凝作用。 11
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2.助凝剂
(1)pH调整剂
• 常用的 pH 调整剂包括石灰、硫酸、氢氧化 钠、碳酸钠等。
(2)絮体结构改良剂
• 如活性硅酸、粘土等。
(3)氧化剂
• 可投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化剂来破 坏有机物,以提高混凝效果。
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四、投药方法及设备 • 投药方法有干(dry)投法和湿(wetted)投法。 • 干投法是把经过破碎易于溶解的药剂直接 投入废水中。 • 干投法占地面积小,但对药剂的粒度要求 较严,投加量较难控制,对机械设备的要 求较高,同时劳动条件也较差。目前应用 的较少。
• 活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚 合反应进行到一定程度的中间产物。
• 对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完 成的。
• 优点:
絮凝体形成快且粗大、密实,在低水温、低碱 度条件下也能良好絮凝,适用 pH 值范围宽。与 其它的混凝剂配合使用,特别是与铝盐和铁盐 混合使用,可缩短沉降时间,节省混凝剂用量。
3)硫酸铝(aluminum sulfate, alum)
• 常用的是 A12(SO4)3·18H2O, 外观为白色 , 有光泽结晶体。硫酸铝易溶于水 , 水溶 液呈酸性 ,pH 在2.5 以下, 室温下的溶解度 约为 5Q%( 质量百分比 ,下同 ), 沸水中溶解 度提高至90%以上。 • 优点:价格较低,使用方便,混凝效果 好,不会给处理后的水质带来不良影响。 • 缺点:当水温低时硫酸铝水解困难,形 成的絮体较松散。由于杂质含量高,所 以渣量大。 12
(2)管式混合 管式静态混合器:流 速不宜小于1m/s,水头 损失不小于0.3-0.4m, 简单易行。
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混合槽内混合
(1)机械混合槽 在池内安装搅拌装置,搅 拌器可以是桨板式、螺旋 桨式或透平式,速度梯度 700-1000s-1,时间10-30s 以内,优点是混合效果好, 不受水质影响,缺点是增 加机械设备,增加维修工 作。
适宜pH:5-11, 但腐蚀性强
国内尚少
有 机
使用极少
天然
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂
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水处理对混凝剂的要求:
• • • • • 混凝效果好; 对人类健康无害; 价廉易得; 使用方便。 目前常用的混凝剂按化学组成可分为 无机盐类和有机高分子类。
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(1)无机盐类
• • • • • • 三氯化铁(ferric chloride) 硫酸亚铁(ferrous sulfate) 硫酸铝(aluminum sulfate) 聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC) 活化硅酸(activated silicate) 聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate, PFS)
1. 混合 • 废水与混凝剂和助凝剂进行充分混合, 是进行反应和混凝沉淀的前提。 • 对混合要求是速度快。一般有两种混合 形式: • 一种是借水泵的吸水管或压水管混合。 • 另一种是在混合槽内进行混合。 • 混合槽混合常用的有机械混合槽,分流 隔板式混合槽,多孔隔板式混合槽。 27
水泵混合 (1)吸水管混合 投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果 好,节省动力,各种水厂均可用,常用于取水 泵房靠近水厂处理构筑物的场合,两者间距不 大于150m。
(polyelectrolytes) • 分类:高分子混凝剂分为天然和人工两种, 其中天然高分子混凝剂的应用远不如人工 的广泛,主要原因是电荷密度小,分子量 较低,且容易发生降解而失去活性。 • 根据高分子聚合物所带基团能否离解及离 解后所带离子的电性,有机高分子混凝剂 可 分 为 阴 离 子 型 (anionic) 、 阳 离 子 型 (cationic)和非离子型(nonionic)
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• 凝聚是瞬时的,所需的时间是将化学药剂扩散 到全部水中的时间。
• 絮凝则与凝聚作用不同,它需要一定的时间让 絮体长大,但在一般情况下两者难以截然分开。 • 混凝过程涉及:①水中胶体的性质;②混凝剂 在水中的水解;③胶体与混凝剂的相互作用。 • 混凝剂 (coagulant) :一般把能起凝聚与絮凝 作用的药剂统称为混凝剂。 • 助凝剂(coagulant aids):当单用混凝剂不能 取得良好效果时,可投加某类辅助药剂以提高 混凝效果,这种辅助药剂称为助凝剂。
• 湿投法是将混凝剂和助凝剂配成一定浓度的溶液, 然后按处理水量大小定量添加。混凝剂的湿法投 加包括药剂的配制、药剂的计量和药剂的投加三 个过程。 23
混凝 剂的 水力 调制 设备
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混凝剂的压缩空气调制
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混凝剂 的机械 调制设 备
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五、混合与反应(mixing and reaction)
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6)聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate, PFS)
• 化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m • 优点:投加剂量小,絮体生成快,对水 质的适应范围广以及水解时消耗水中碱 度少。 • 它与聚合铝盐都是具有一定碱化度的无 机高分子聚合物,且作用机理也颇为相 似。
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(2)有机高分子类混凝剂
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• 混凝效果为传统低分子铝盐的2-3倍,水 温低时,仍可保持稳定的混凝效果。 • 易快速形成大的矾花,沉降性能好,投 药量一般比硫酸铝低,过量投加时也不 会象硫酸铝那样造成水浑浊。 • 适宜的pH值范围较宽(5-9),且处理后 水的pH值和碱度下降较小。
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5)活化硅酸(activated silicate)
上部穿孔 出水墙
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(3)涡流式反应池
出水 进水
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六、影响混凝的因素
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1.污水水质的影响
(1)pH值
• 在混凝过程中,都有一个相对最佳pH值存在,使混凝反应速度最快, 絮体溶解度最小。不同混凝剂最佳pH值要通过试验确定。 • 一般而言,pH对金属盐混凝剂的混凝作用影响较大,对高分子混凝剂 影响较小。 • 硫酸铝是给水和污水处理中应用十分广泛的一种混凝剂 ,其混凝作 用受水pH的影响较太。用于去除浊度时,最佳pH宜在6.5~7.5之间。 在此pH范围内,混凝作用主要是 Al(OH)3的网捕和正电荷聚合物的吸 附中和作用。但用于去除水中色度胶体时,pH则宜在4.5~5.0范围内
第七章 化学混凝法
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主要内容
一、混凝原理和用途 二、混凝的工艺过程 L 三、混凝剂与助凝剂 L 四、投药方法及设备 L 五、混合与反应 L 六、影响混凝的因素 L 七、澄清池 L 八、混凝方法的优缺点L
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一、混凝原理和用途
• 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶 体微粒(colloidal matters),这些颗粒用自 然沉降法很难从水中分离出去。 • 混凝是通过向废水中投加混凝剂 (coagulant) , 破坏胶体的稳定性,使细小悬浮颗粒和胶体微 粒聚集 (aggregation) 成较粗大的颗粒而沉降 与水分离,使废水得到净化. • 混凝法是废水处理中常采用的方法。 • 可以用来降低废水的浊度和色度,去除多种高 分子有机物、某些重金属和放射性物质。 • 混凝法还能改善污泥的脱水性能。
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—CH2—CH—
CONH2 n
其中 n 称为聚合度
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• 当废水浊度低时,宜先投加其他混凝剂,再 投加聚丙烯酰wenku.baidu.com,使胶体颗粒先脱稳到一定 程度,为聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条 件;
• 当废水浊度高时,应先投加聚丙烯酰胺,再 投加其它混凝剂,以让聚丙烯酰胺先在高浊 度水中充分发挥作用,吸附部分胶粒,使浊 度下降,其余胶粒由其它混凝剂脱稳,再由 聚丙烯酰胺吸附,这样可以降低其它絮凝剂 的用量。
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常用的混凝剂
铝系 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝(PAC) 聚合硫酸铝(PAS) 适宜pH:5.5-8
无 机
三氯化铁 硫酸亚铁 聚合氯化铁 铁系 硫酸铁(国内生产少)聚合硫酸铁
阳离子型:含氨基、亚氨基聚合物 阴离子型:水解聚丙烯酰胺(HPAM) 人工 合成 非离子型:聚丙烯酰胺(PAM)、聚氯乙 烯、苛性淀粉 两性型:明胶
• Fe(OH)3溶解度较Al(OH)3小,适用的pH范围较宽。用以去除浊度时 ,pH 可在 6.O~8.4 之间 ; 用以去除水的色度时 ,pH 可在 3.5~5.0 之间, 因此,三价铁盐混凝作用虽也受pH影响,但不像硫酸铝那样敏感。
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聚丙烯酰胺 (polyacrylamides, PAM)
• 分子式:示意 • 产量占高分子混凝剂总产量的80%,
• 按性状,聚丙烯酰胺产品有胶状 ( 含量 5 %- 10 % ) 、片状 ( 含量 20 %- 30 % ) 和 粉状(含量90%-95%)三种。
• 聚丙烯酰胺也常作为助凝剂与其他混凝 剂一起使用,可产生较好的混凝效果。 • 聚丙烯酰胺的投加次序与废水水质有关。
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(1)机械搅拌反应池
搅拌器有浆板式和叶轮式,按搅拌轴的安装位置分水平 轴式和垂直轴式。搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面 积
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(2)隔板反应池
分往复(平流)式和回转式
往 复 式 反 应 池
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回 转 式 反 应 池
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(2)隔板反应池及平流式沉淀池
穿孔配 水墙
导流墙
吸泥机
隔 板 反 应 池
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• 特点:高分子混凝剂一般为链状结构,各单体 间以共价键结合。 • 在一般情况下,不论混凝剂为何种离子 单体的总数称为聚合度,高分子混凝剂的聚合 度约从1000-5000,甚至更高。高分子混凝剂 型,对不同电性的胶体和细微悬浮物都 溶于水中,将生成大量的线形高分子。 是有效的。但如为离子型,且电性与胶 作用机理: 粒电性相反,就能起降低电位和吸附架 ( a )由于氢键结合、静电结合、范德华力等作 桥双重作用,可明显提高絮凝效果。 用对胶粒的吸附结合; (b)线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。
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