混凝剂在污水中的应用、效果、价格对比课件.ppt

沈阳鑫源创新环保科技有限公司 混凝剂在污水中的应用 效果 价格对比 混凝反应 01 3 4 4 一 混凝作用 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒 colloidalmatters 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 5 5 二 混凝机理 胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性 stabilization 胶体因 电位降低或消除 从而失去稳定性的过程称为脱稳 destabilization 脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚 coagulation 混凝的机理 混凝可分为压缩双电层 吸附电中和 吸附架桥 沉淀物网捕四种机理 6 6 1 压缩双电层机理 modificationoftheelectricaldoublelayer 双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关 当向溶液中投加电解质 使溶液中离子浓度增高时 则扩散层的厚度将减小 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中 从而使扩散层厚度减小 由于扩散层厚度的减小 胶粒得以迅速凝聚 7 7 2 吸附电中和机理 electricalneutralization 胶粒表面对异号离子 异号胶粒 链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用 由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷 减少了静电斥力 降低了 电位 使胶体的脱稳和凝聚易于发生 吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力 范德华力和氢键力等作用下 通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效果不好的现象 因为废水中胶粒少 当聚合物伸展部分一端吸附一个胶粒后 另一端因粘连不着第二个胶粒 只能与原先的胶粒粘连 就不能起架桥作用 从而达不到混凝的效果 3 吸附架桥 桥连 机理 polymerbridgingofcolloids 8 8 4 沉淀物网捕机理 entrapmentintheflocstructure 沉淀金属氢氧化物 如Al OH 3 Fe OH 3 或带金属的碳酸盐 如CaCO3 时 水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕 以上介绍的混凝的四种机理 在水处理中往往可能是同时或交叉发挥作用的 只是在一定情况下以某种机理为主而已 混凝剂与絮凝剂 02 9 10 10 一 混凝剂与絮凝剂定义 凝聚 絮凝和混凝 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 混凝 coagulation flocculation 则包括凝聚与絮凝两种过程 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 混凝剂与絮凝剂 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 coagulantaids 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 11 11 二 混凝药剂种类 水处理对混凝药剂的要求 1 混凝效果好 2 对人类健康无害 3 价廉易得 4 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 12 二 混凝药剂种类 无机盐类 14 14 1 三氯化铁 ferricchloride 无水物 结晶水物和液体 其中常用的是FeCl3 6H2O 极易溶于水 三氯化铁是城市污水及工业废水处理的高效廉价絮凝剂 具有显著的沉淀重金属及硫化物 脱色 脱臭 除油 杀菌 除磷 降低出水COD及BOD等功效 特点 1 可取代液体或固体硫酸铝 聚合氯化铝 聚合硫酸铁等絮凝剂 处理成本与其相比降低30 以上 2 絮凝性能优良 沉降速度高于铝盐系列絮凝剂如硫酸铝 聚合氯化铝等 且形成的矾花密实 沉降快 能减少跑矾花现象 使滤池反冲洗次数减少 3 处理后产生的污泥量少 可大大节省污泥处理费用 4 适应水体pH值范围广 在pH值4 12的宽范围内均可使用 最佳使用pH值范围6 10 缺点 处理后的水的色度比铝盐的高 腐蚀性大 价格 3800元 t 15 15 2 硫酸亚铁 ferroussulfate 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 价格 600元 t 16 16 3 硫酸铝 aluminumsulfate alum 工业产品有精制和粗制两种 精制硫酸铝是白色结晶体 粗制硫酸铝的Al2O3含量不少于14 5 16 5 不溶杂质含量不大于24 30 优点 价格较低 使用方便 混凝效果好 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 价格 1500元 t 17 17 4 聚合氯化铝 poly aluminumchloride PAC 聚合氯化铝是一种高分子混凝剂 简称PAC poly aluminiumchloride 其化学式可写为 Al2 OH nCl6 n m 式中n可取1到5中间的任何整数 m为 10的整数 这个化学式实际是指m个Al2 OH nCl6 n单体的聚合物 PAC优点 a 应用范围广 对各种废水都可以获得较好的混凝效果 b 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 c 适宜的pH值范围较宽 在5 9间 且处理后水的pH值和碱度下降较小 d 水温低时 仍可保持稳定的混凝效果 e 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 价格 2000元 t 18 18 5 聚合硫酸铁 poly ferricsulfate PFS 化学式为 Fe2 OH n SO4 3 n 2 m 新型 优质 高效铁盐类无机高分子絮凝剂 用于工业废水处理 如印染废水等 在铸造 造纸 医药 制革等方面也有广泛应用 聚合硫酸铁与其他无机絮凝剂相比具有以下特点 1 混凝性能优良 矾花密实 沉降速度快 2 净水效果优良 水质好 不含铝 氯及重金属离子等有害物质 亦无铁离子的水相转移 无毒 无害 安全可靠 3 除浊 脱色 脱油 脱水 除菌 除臭 除藻 去除水中COD BOD及重金属离子等功效显著 4 适应水体PH值范围宽为4 11 PH值范围为6 9 净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小 对处理设备腐蚀性小 5 对微污染 含藻类 低温低浊原水净化处理效果显著 对高浊度原水净化效果尤佳 6 投药量少 成本低廉 处理费用可节省20 50 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 19 可编辑 20 20 6 其他无极盐类混凝剂 聚合氯化铝铁 PAFC 2000元 t在铝盐和铁盐混凝水解机理的基础上开发出来的一种无机高分子混凝剂 集铝盐和铁盐各自优点 对铝离子和铁离子的形态都有明显改善 聚合程度大为提高 取铝 铁混凝剂各自对气浮操作有利之处 改善聚氯化铝的混凝性能 对高浊度水和低温低浊水的净化处理效果特别明显 聚合硫酸铁 PFC 2000元 t聚合硫酸铝 PAS 1500元 t活化硅酸 activatedsilicate 6500元 t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 有机高分子类混凝剂 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 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 高分子混凝剂溶于水中 将生成大量的线型高分子 作用机理 a 由于氢键结合 静电结合 范德华力等作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 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 在一般情况下 不论混凝剂为何种离子型 对不同电性的胶体和细微悬浮物都是有效的 但如为离子型 且电性与胶粒电性相反 就能起降低电位和吸附架桥双重作用 可明显提高絮凝效果 22 1 有机高分子类混凝剂特点 1 聚丙烯酰胺 polyacrylamides PAM 分子式 其中n称为聚合度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 其聚合度可达2 104 9 104 相应的相对分子质量高达1 5 106 6 0 106 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 23 24 24 1 聚丙烯酰胺 polyacrylamides PAM 当废水浊度低时 宜先投加其他混凝剂 再投加聚丙烯酰胺 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 2 聚二甲基二烯丙基氯化铵 PDMDAAC 分子式 其中n称为聚合度本品为强阳离子聚电解质 外观为无色至淡黄色粘稠液体 安全 无毒 易溶于水 不易燃 凝聚力强 水解稳定性好 不成凝胶 对pH值变化不敏感 有抗氯性 价格 10000元 t产品性能 1 聚合物本体含有强阳离子基因和活性吸附基因 通过电中和及吸附架桥等作用使水中的悬浮颗粒及含有负电荷基因的水溶性物质失稳 絮凝 在脱色 杀菌 去除有机物等方面有明显的效果 2 本产品使用时投加量少 絮体大 沉速快及余浊低 污泥产生量少 3 pH值适应范围广 在0 5 14之间 4 本产品无臭 无味 无毒 可广泛用于源水净化和污水处理 25 2 聚二甲基二烯丙基氯化铵 PDMDAAC 应用领域 1 在水处理过程中可用于脱色 絮凝和净化 高效而无毒 2 在纺织染整助剂中可作为优越的无醛固色剂 在织物上成膜 提高染色牢度 3 在造纸助剂中可作为助留滤剂 纸张涂布抗静电 4 在日用化学品中 可用于洗发香波的梳理剂 润湿剂 肥皂等的调理改性和抗静电剂 5 在油田化学品中 可用于絮凝剂 堵水剂 粘土稳定剂 钻井液处理剂等 主要作用是电中和 吸附 絮凝 净化 脱色 尤其作为合成树脂的改性剂赋予导电性抗静电 在造纸行业常用于提高纸浆的挂网率 质量指标 1 外观 无色透明胶体2 含固量 40 3 离子性 阳离子4 PH值 4 75 分子量 4 105 26 生物混凝剂 生物混凝剂 生物混凝剂主要是利用生物技术 通过微生物发酵 提取 精制而得到的一种高效 廉价的水处理药剂 上世纪70年代 日本学者从酞酸醋生物降解中发现了微生物培养液具有絮凝作用 随之生物混凝剂得到了广泛研究 生物混凝剂从两个方面制得 一种是通过对微生物细胞壁提取物制备的混凝剂 二种是利用微生物细胞代谢产物从而制得的混凝剂 生物混凝剂的原材料价格高 产量低 活性弱等缺点制约了它的应用 28 复合型混凝剂 复合型混凝剂 复合型混凝剂是由两种成分或者两种以上成分组成的混凝剂 通常复合型混凝剂由一种无机盐混凝剂 铝盐或铁盐 和另一种成分组成 另一种成分可以是酸 无机盐类 有机聚合物类 它在复合型混凝剂中占用的比例较小 复合混凝剂一般可以分为 无机一无机型复合絮凝剂无机一无机型复合絮凝剂可以分为酸根复合型混凝剂 金属离子复合型混凝剂和多种离子复合型混凝剂三种 无机絮凝剂可以形成多元聚合物 使其具有单元无机高分子混凝剂优点 而且由于复合型混凝剂中金属离子的排列顺序发生交错 复合型混凝剂的分子链更长 更加稳定 因而形成的絮体更加稳定 网铺卷扫混凝作用较强 主要的无机一无机型复合混凝剂主要包括聚合硫酸铝铁 PAFS 聚合氯化铝铁 PAFC 聚硫氯化铝 PACS 碱式聚硅酸硫酸铝 PASS 和聚合硫基硅酸铝铁 PAFSSC 等 30 复合型混凝剂 无机一有机型复合絮凝剂无机一有机复合型混凝