污水處理混凝工藝

關(guān)于污水處理混凝工藝第1頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五2主要內(nèi)容一、混凝原理和用途二、混凝的工藝過(guò)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(diǎn)L第2頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五3一、混凝原理和用途混凝的主要對(duì)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?；炷峭ㄟ^(guò)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?lái)降低廢水的濁度和色度，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。第3頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五4廢水混凝劑LL混合L反應(yīng)L沉降L（澄清）出水污泥二、混凝的工藝過(guò)程混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時(shí)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(zhǎng)時(shí)間攪拌。許多因素影響反應(yīng)過(guò)程L澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過(guò)程第4頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五5三、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(guò)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(guò)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(guò)程；第5頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五6凝聚是瞬時(shí)的，所需的時(shí)間是將化學(xué)藥劑擴(kuò)散到全部水中的時(shí)間。絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時(shí)間讓絮體長(zhǎng)大，但在一般情況下兩者難以截然分開(kāi)?；炷^(guò)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(shí)，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。第6頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五7無(wú)機(jī)鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）適宜pH：5.5-8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵聚合氯化鐵硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵適宜pH：5-11，但腐蝕性強(qiáng)有機(jī)人工合成陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基聚合物國(guó)內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM）、聚氯乙烯、苛性淀粉兩性型：明膠使用極少天然淀粉、動(dòng)物膠、樹(shù)膠、甲殼素等微生物絮凝劑常用的混凝劑第7頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五8水處理對(duì)混凝劑的要求：混凝效果好；對(duì)人類健康無(wú)害；價(jià)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(wú)機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類。第8頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五9(1)無(wú)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)第9頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五10無(wú)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(diǎn)：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(diǎn)：處理后的水的色度比鋁鹽的高，腐蝕性大。1）三氯化鐵(ferricchloride)第10頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五112）硫酸亞鐵(ferroussulfate)FeSO4·7H2O是半透明綠色晶體,易溶于水，在水溫2O℃時(shí)溶解度為21％。硫酸亞鐵離解出的Fe2＋只能生成最簡(jiǎn)單的單核絡(luò)合物，因此，不如三價(jià)鐵鹽混凝效果好。殘留在水中的Fe2＋會(huì)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(huì)生成顏色更深的溶解物。因此，使用硫酸亞鐵時(shí)應(yīng)將二價(jià)鐵先氧化為三價(jià)鐵，然后再起混凝作用。第11頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五123）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(diǎn)：價(jià)格較低，使用方便，混凝效果好,不會(huì)給處理后的水質(zhì)帶來(lái)不良影響。缺點(diǎn)：當(dāng)水溫低時(shí)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。第12頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五134）聚合氯化鋁(poly-aluminumchloride,PAC)聚合氯化鋁是一種高分子混凝劑，簡(jiǎn)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(duì)設(shè)備的侵蝕作用小。應(yīng)用范圍廣，對(duì)各種廢水都可以獲得較好的混凝效果：對(duì)水濁度和色度有很好的去除率,對(duì)COD、BOD、富營(yíng)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。第13頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五混凝效果為傳統(tǒng)低分子鋁鹽的2-3倍,水溫低時(shí)，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(guò)量投加時(shí)也不會(huì)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。14第14頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五155）活化硅酸(activatedsilicate)活化硅酸實(shí)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(duì)膠體的混凝是通過(guò)吸附架橋使粒子粘連而完成的。優(yōu)點(diǎn)：絮凝體形成快且粗大、密實(shí)，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(shí)間，節(jié)省混凝劑用量。第15頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五166）聚合硫酸鐵(poly-ferricsulfate,PFS)化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m優(yōu)點(diǎn)：投加劑量小，絮體生成快，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)范圍廣以及水解時(shí)消耗水中堿度少。它與聚合鋁鹽都是具有一定堿化度的無(wú)機(jī)高分子聚合物，且作用機(jī)理也頗為相似。第16頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五17(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(yáng)離子型(cationic)和非離子型(nonionic)第17頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五18特點(diǎn)：高分子混凝劑一般為鏈狀結(jié)構(gòu)，各單體間以共價(jià)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(duì)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(duì)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。第18頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五19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)。第19頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五20—CH2—CH—CONH2n其中

n稱為聚合度第20頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五21當(dāng)廢水濁度低時(shí)，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(shí)，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。第21頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五222.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(lái)破壞有機(jī)物，以提高混凝效果。第22頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五23四、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(guò)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(duì)藥劑的粒度要求較嚴(yán)，投加量較難控制，對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求較高，同時(shí)勞動(dòng)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?、藥劑的計(jì)量和藥劑的投加三個(gè)過(guò)程。第23頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五24混凝劑的水力調(diào)制設(shè)備第24頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五25混凝劑的壓縮空氣調(diào)制第25頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五26混凝劑的機(jī)械調(diào)制設(shè)備第26頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五27五、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(duì)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。第27頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五28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(dòng)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(chǎng)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(jiǎn)單易行。第28頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五29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(shí)間10-30s以內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。第29頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五30（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(dòng)過(guò)程中與藥劑達(dá)到充分的混合。第30頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五31（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(shí)作旋流運(yùn)動(dòng)，保證迅速、充分地得到混合。第31頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五322.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(diǎn)是流速由大到小。在較大的反應(yīng)流速時(shí)，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(shí)，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。第32頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五33（1）機(jī)械攪拌反應(yīng)池?cái)嚢杵饔袧{板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積第33頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五34第34頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五35（2）隔板反應(yīng)池分往復(fù)（平流）式和回轉(zhuǎn)式往復(fù)式反應(yīng)池第35頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五36回轉(zhuǎn)式反應(yīng)池第36頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五37（2）隔板反應(yīng)池及平流式沉淀池隔板反應(yīng)池穿孔配水墻吸泥機(jī)導(dǎo)流墻上部穿孔出水墻第37頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五38第38頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五39（3）渦流式反應(yīng)池進(jìn)水出水第39頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五40六、影響混凝的因素第40頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五411.污水水質(zhì)的影響（1）pH值在混凝過(guò)程中，都有一個(gè)相對(duì)最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。不同混凝劑最佳pH值要通過(guò)試驗(yàn)確定。一般而言,pH對(duì)金屬鹽混凝劑的混凝作用影響較大,對(duì)高分子混凝劑影響較小。硫酸鋁是給水和污水處理中應(yīng)用十分廣泛的一種混凝劑,其混凝作用受水pH的影響較太。用于去除濁度時(shí),最佳pH宜在6.5~7.5之間。在此pH范圍內(nèi),混凝作用主要是Al(OH)3的網(wǎng)捕和正電荷聚合物的吸附中和作用。但用于去除水中色度膠體時(shí),pH則宜在4.5~5.0范圍內(nèi)Fe(OH)3溶解度較Al(OH)3小，適用的pH范圍較寬。用以去除濁度時(shí),pH可在6.O~8.4之間;用以去除水的色度時(shí),pH可在3.5~5.0之間，因此,三價(jià)鐵鹽混凝作用雖也受pH影響，但不像硫酸鋁那樣敏感。第41頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五421.污水水質(zhì)的影響（2）水溫(temperature)水溫會(huì)影響無(wú)機(jī)鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。另外水溫低，水的粘度增大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，混凝效果下降。水溫對(duì)混凝效果影響十分顯著。寒冷地區(qū),冬季地表水溫有時(shí)低達(dá)0~2°C,即使增加混凝劑投加量或改善混凝時(shí)的水力條件,也很難彌補(bǔ)水溫低而造成的影響。使用硫酸鋁時(shí),混凝速度隨水溫降低而降低,水溫每降低10°C,混凝速度要降低1~2倍,而且形成的絮凝體細(xì)小而松散,沉淀性能很差。水溫20~30°C為宜。第42頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五431.污水水質(zhì)的影響（3）共存雜質(zhì)(impurities)水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度對(duì)混凝效果有明顯的影響。例如,天然水中含黏土類雜質(zhì)較多,需要投加的混凝劑的量較少;而污水中含有大量有機(jī)物時(shí),需要投加較多的混凝劑才有混凝效果,其投量可達(dá)10~103mg/L。但由于影響的因素比較復(fù)雜,理論上只限于做些定性推斷和估計(jì)。在生產(chǎn)和應(yīng)用上,主要靠混凝實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇合適的混凝劑品種和最佳投量。第43頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五442.混凝劑的影響混凝劑種類(kindsofcoagulants)混凝劑投加量(dosage)混凝劑投加順序(sequence)第44頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五45（1）混凝劑種類(kindsofcoagulants)混凝劑的選擇主要取決于膠體和細(xì)微懸浮物的性質(zhì)、濃度。如水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，且電位較高，則應(yīng)先投加無(wú)機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，如絮體細(xì)小，還需投加高分子混凝劑或配合使用活性硅酸等助凝劑。很多情況下，將無(wú)機(jī)混凝劑與高分子混凝劑并用，可明顯提高混凝效果，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。高分子絮凝劑除在離解時(shí)產(chǎn)生H+和OH-外，一般受pH影響較??；鐵、鋁鹽水解時(shí)不斷產(chǎn)生H+

，導(dǎo)致pH下降，應(yīng)用堿性物質(zhì)中和，可采取投加石灰的方法。投加量：C=84CR/AR-28(B-d)CR為混凝劑中鐵、鋁含量AR為鐵、鋁原子量B為原水堿度d為剩余堿度，一般取0.5~1.0mg當(dāng)量/l第45頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五46（2）混凝劑投加量(dosage)投加量除與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)外，還與混凝劑品種、投加方式及介質(zhì)條件有關(guān)。對(duì)任何廢水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。一般投加量的范圍是:普通鐵鹽、鋁鹽為10~30mg/L；聚合鹽為普通鹽的1/3~1/2;有機(jī)高分子混凝劑通常只需1~5mg/L;若投加過(guò)量,易造成膠體的再次穩(wěn)定。此外,若兩種或多種混凝劑混合使用時(shí),混凝劑的投加順序在某些時(shí)候也會(huì)影響混凝效果。第46頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五47（3）混凝劑投加順序(sequence)當(dāng)使用多種混凝劑時(shí)，其最佳投加順序可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。一般而言，當(dāng)無(wú)機(jī)混凝劑與有機(jī)混凝劑并用時(shí)，先投加無(wú)機(jī)混凝劑，再投加有機(jī)混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50m以上時(shí)，常先投加有機(jī)混凝劑吸附架橋，再加無(wú)機(jī)混凝劑壓縮擴(kuò)散層而使膠體脫穩(wěn)。第47頁(yè)，共56頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)43分，星期五483.水力條件的影響水力條件對(duì)混凝效果有重要影響。兩個(gè)主要的控制指