废水处理中的混凝方法与混凝剂
摘要: 混凝法 在天然水中和各种废水中,物质在水中存在的形式有三种:离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为,颗粒粒径小于1nm的为溶解物质,颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质,颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬 ...
| 混凝法 在天然水中和各种废水中,物质在水中存在的形式有三种:离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为,颗粒粒径小于1nm的为溶解物质,颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质,颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬浮物质是肉眼可见物,可以通过自然沉淀法进行去除;溶解物质在水中是离子状态存在的,可以向水中加入一种药剂使之反应生成不溶于水的物质,然后用自然沉淀法去除掉;而胶体物质由于胶粒具有双电层结构而具有稳定性,不能用自然沉淀法去除,需要向水中投加一些药剂,使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合,增加至能自然沉淀的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法,所投加的药剂叫混凝剂。 基本原理 废水中的胶体物质具有巨大的比表面积,可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等,使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布,在界面两边产生电位差,这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团,整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身,称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性,原因在于胶体粒子之间的静电斥力(胶体常常带有同种电荷而具有斥力)、胶体表面的水化作用及胶粒之间相互吸引的范德华力共同作用。胶体微粒带电越多,其电位就越大,带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大,水化壳也越厚,越具有稳定性。向水中投加药剂,使胶体失去稳定性而形成微小颗粒,而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒,从液体中沉淀下来,这个过程称为凝聚。 作用 压缩双电层与电荷的中和作用。加入电解质,使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小,从而范德华力占优势而达到彼此吸引形成凝聚;或者加入电不同电荷的固体微粒,使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引,最后达到凝聚。 高分子絮凝剂的吸附架桥作用。高分子絮凝剂的碳碳单键一般情况下是可以旋转的,再加上聚合度较大,即主链较长,在水介质中主链是弯曲的。在主链的各个部位吸附了很多固体颗粒,就象是为固体颗粒架了许多桥梁,让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒。 絮体的网捕作用。有些混凝剂(如铝盐或铁盐)有水中形成高聚合度的多羟基化合物的絮体,在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共同沉淀,此过程称为絮凝剂的网捕作用。 常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表,生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物,主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。 影响絮凝效果的因素 1温度的影响 水温升高絮凝效果则会提高,在低温条件下,必须增加絮凝剂用量。另一方面,水温过高,形成的絮凝体细小,污泥含水率增大,难以处理。所以,水温过高或过低对絮凝均不利。一般水温条件宜控制在20-30℃。 2水体PH值的影响 每种絮凝剂都有它适合的PH值范围,超出它的范围就会影响絮凝效果。比如聚丙烯酰胺,阳离子型适用于酸性和中性的环境中使用,阴离子型适用于在中性和碱性的环境中使用,非离子型适用于从强酸性到碱性的环境中使用。 3絮凝剂的性质和结构影响 对于高分子絮凝剂来说,其结构和性质对絮凝作用影响很大。无机高分子絮凝剂的聚合度越大,其电中和能力和吸附架桥功能越强。而对于有机絮凝剂来说,除了聚合度的影响外,线性结构的絮凝剂絮凝作用大,而环状或支链结构的有机高分子絮凝剂絮凝效果就差。 4絮凝剂投加量的影响 各种絮凝剂都有在相应条件下的最佳投加量,低于或者超过这个最佳量都会使絮凝效果变差。用量不足时,絮凝不彻底,用量过量则会造成胶体的再稳定,降低絮凝效果。所以,不同的絮凝剂要在使用之前做小试确定其最佳加入量。 5水力条件的影响:为了使絮凝剂与水体充分接触,增加颗粒碰撞速率,往往要进行机械搅拌,而搅拌的速度和时间必须适当。搅拌时间太短,絮凝不充分;搅拌速度太快,时间太长,会使已经形成的絮凝被打碎,降低高分子链的架桥吸附能力。 |
