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水處理絮凝劑的應用現狀及發展趨勢

文章出處:污水處理設備公司人氣: 發布時間:2015/10/28 15:42:28
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  水源危機日趨嚴重。供水緊張和污水治理成為我國面臨的主要難題之一。隨著人們環保意識的增強和我國可持續發展戰略的實施,防止污染和保護環境的工作已引起各級政府的高度重視。工業水處理和環境保護要求不斷提高,水處理劑品種不斷豐富,性能不斷提高。廢水處理的方法很多,有生化法、吸附法、化學氧化法、離子交換法、電滲析法、絮凝沉淀法等等。其中絮凝沉淀法作為一種物理、化學處理法,因工藝簡單、效率高、費用較低等優點而應用最為廣泛。

  1 絮凝劑在水處理中的重要地位

  絮凝劑的絮凝在用水與廢水處理中占重要地位。首先,絮凝作用能有效脫除80-95的懸浮物質、65-95的膠體物質和降低水中COD;其次,絮凝作用去除水中細菌和病毒的效果穩定,通過絮凝凈化,一般能使水中90以上的微生物與病菌一并轉入污泥,使處理水易于進一步消毒、殺菌;最后,對水體富營養化、廢水脫色等問題,采用絮凝沉淀法比生物法除磷、脫色效果更好。

  2 絮凝劑的分類

  絮凝劑按照其化學成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。其中無機絮凝劑又包括無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑;有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。

  2.1 無機絮凝劑[1]

  按其分子量的大小可分為低分子絮凝劑和高分子絮凝劑兩大類。低分子絮凝劑價格低、貨源充足、但因其用量大、殘渣多、效果差,故無機絮凝劑的發展已經基本上完成了低分子向高分子的轉變?,F常用的無機高分子絮凝劑有聚合鋁類絮凝劑、聚合鐵類絮凝劑和活性硅酸類絮凝劑以及復合絮凝劑四大類。?

  (1)聚合鋁類絮凝劑

  聚合鋁水解產生高價離子,形成各種類型的羥基多核絡合物。它們通過羰基式橋聯作用,處于亞穩定狀態。而OH-與Al3 的比值[2](一般稱鹽基度或鹼基度)對絮凝效果影響很大。通常鹽基度越高,絮凝效果越強,但過高則本身易生成難溶的氫氧化鋁沉淀,導致絮凝效果降低。研究表明,鹽基度在75-85時最佳,此時絮凝體產生快,顆粒大而重,沉淀性能好。聚合鋁具有投藥量少、沉降速度快、顆粒密實、除濁、除色效果明顯等特點。在工業水處理中得到廣泛的應用[3]。值得注意的是鋁,尤其是活性鋁,毒性較大,同時聚合鋁制備方法不完善,致使較多水解鋁的微細顆粒存在于溶液中,這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過改善混凝反應條件,延長慢速混凝時間,能有效降低水中鋁的含量。

  (2)聚合鐵類絮凝劑

  聚合鐵是另一新型無機絮凝劑,絮凝機理與聚合鋁類似。其主要類型有聚硫酸鐵、聚氯化鐵、聚氯化硫酸鐵等等。聚氯化硫酸鐵除具有鋁鹽類無機高分子絮凝劑特點外,還具有價格低、pH值適用范圍寬等特點。但是總體來說,聚合鐵需要較低的鹽基度,一般須將OH-/Fe3 比值控制在8~15。超出此范圍,鐵水解反應突變,從高價聚合態羥基絡離子轉化成低價聚合態膠凝產物。且聚合鐵產品穩定性差,聚合幾個小時至一周內即轉向沉淀,絮凝效果降低,故其用量遠不及聚合鋁。

  (3)活性硅酸類絮凝劑

  活性硅酸也是一種重要的無機高分子絮凝劑,它來源廣、價格低廉、無毒、且絮凝、助凝效果好,尤其對于低溫低濁水的混凝處理這一凈水處理中的難題有著顯著的特性[4],在國內外引起足夠重視。但由于易自行縮聚析出凝膠而失活只能現用現配;另外,在生產中很難精確控制其聚合度,難以達到最佳絮凝效果,限制了其應用。所以應用效果較好的多為改性產品,諸如改性活化硅酸、聚硅酸硫酸鋁(PSAA)[5],PSAM等等。究其機理,大都是在活性硅酸中加入一定量高價金屬離子,使其組分帶正電荷,控制其聚合度、電荷密度,保証其同時具有電中和作用和吸附架橋作用,從而克服活性硅酸自身弱點,大大提高絮凝效果。

  (4)復合絮凝劑

  近年來,復合絮凝劑的研制成為熱點。復合絮凝劑按化學成分分為無機復合型、有機復合型、有機無機復合型叁大類。無機復合絮凝劑成分較多,主要塬料有鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽。國外先后研制開發出聚合鋁鐵、鋁硅、硅鋁、硅鐵以及聚合鋁/鐵與活性致混物質等復合絮凝劑。

  有機無機復合絮凝劑以品種多樣和性能多元化占主導地位。作用機理主要與協同作用相關。無機高分子成分吸附雜質和懸浮微粒,使形成顆粒并逐漸增大;而有機高分子成分通過自身的橋聯作用,利用吸附在有機高分子上的活性基團產生網捕作用,網捕其它雜質顆粒一同下沉。同時,無機鹽的存在使污染物表面電荷中和,促進有機高分子的絮凝作用,大大提高絮凝效果。我國無機高分子絮凝劑的生產和應用已取得長足進展,最具有代表性的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵的研究,已居世界前列。

  2.2 有機絮凝劑

  有機絮凝劑主要分為合成高分子型和天然高分子型。其特點是用量少、絮凝速度快、受共存鹽類、pH值及溫度的影響小,生成的污泥量小,且帶有多種帶電基團,可為鏈狀、環狀、網狀結構,利于污染物進入絮體,脫色性好。

  合成高分子絮凝劑。

  合成有機高分子絮凝劑多為水溶性聚合物,具有分子量大、分子鏈官能團多的特點。按所帶電荷不同分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型絮和非離子型聚合物。

  微生物絮凝劑被廣泛用于給水或污水處理。通過其電荷性質和高分子特性在液體介質中起電荷中和、架橋、網捕、吸附等作用,使膠體脫穩、絮凝、沉淀、固液分離。黃民生等人[18]從活性污泥中分離出能產生高絮凝活性物質的微生物,其產品的凈水效果良好,并可使絮凝劑的總用量大大減少。鄧述波等人[19]利用含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖絮凝劑處理河水,比使用海藻酸鈉、明膠等絮凝劑產生的絮團大、沉降快、上清液度低,且COD值小。尹華等人[20]從石化廠活性污泥中篩選出J-25菌株,利用葡萄糖、味精廢水母液等作為培養液,制備了微生物絮凝劑LMBF-25。該絮凝劑熱穩定性良好,對石化廢水有理想的處理效果,并能改善污泥的沉降性能。


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