化工污水絮凝效果影響因素

　　為減少化工污水排放，需對(duì)化工污水進(jìn)行深度處理(三級(jí)處理)，化工污水的三級(jí)處理過程中，一級(jí)處理由過濾、重力沉降、浮選等方法串聯(lián)組成，去除水中大于100μm的粗大顆粒，二級(jí)處理一般采用生化法和絮凝法，三級(jí)處理則采用絮凝沉淀和沙濾的方法對(duì)污水進(jìn)一步處理，在二、三級(jí)處理過程中均采用絮凝處理方法。文中從絮凝劑類型和絮凝設(shè)備2個(gè)方面，分析了各種類型的絮凝特點(diǎn)，考察適合化工污水絮凝處理的較佳條件。三級(jí)處理流程見圖1。

　　1、絮凝劑類型選擇

　　化工污水中的微粒因具有聚結(jié)穩(wěn)定性和沉降穩(wěn)定性而增加分離難度，為快速分離必須投加絮凝劑，絮凝劑可分為無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑。

　　1.1 無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑

　　無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑作用機(jī)理。

　　(1)提供反離子達(dá)到壓縮雙電層厚度，并降低∈電位的作用。

　　(2)利用離子與微粒表面發(fā)生化學(xué)作用達(dá)到中和電荷目的。

　　(3)由生成金屬鹽類沉淀物卷掃網(wǎng)捕作用，使微粒轉(zhuǎn)入沉淀，常用的無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑有鋁鹽、鐵鹽、鋅鹽等。壓縮雙電層厚度既是減小膠體微粒表面的擴(kuò)散層厚度，使其靜電排斥作用隨之減小，微粒在碰撞時(shí)更加接近。中和微粒電荷和生成金屬鹽類沉淀物也是利用高價(jià)金屬離子所帶與微粒相反電荷，通過正負(fù)離子中和而減小微粒表面斥力，增加微粒間的碰撞概率，見圖2。

　　無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑的使用具有一定的局限性，首先是其絮凝對(duì)象必須是產(chǎn)生相反電荷粒子的微粒，并且處理水質(zhì)中污染物濃度不宜過高，無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑用量相對(duì)較大;其次，無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑水解是吸熱反應(yīng)，水溫對(duì)其絮凝效果具有很大影響。另外，無(wú)機(jī)鹽金屬離子電解過程中會(huì)伴有副反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)對(duì)設(shè)備設(shè)施及管線產(chǎn)生腐蝕，高價(jià)金屬離子具有毒害性，會(huì)造成人體傷害。因此，對(duì)于大型化工企業(yè)污水處理不適合此類絮凝劑。

　　1.2 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑

　　無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽無(wú)機(jī)鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由于無(wú)機(jī)高分子絮凝劑比無(wú)機(jī)鹽具有投料量較少，適應(yīng)原水pH值范圍更廣，對(duì)原水溫度適應(yīng)性更強(qiáng)。其中具有代表性的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，如：聚合氯化鋁(PAC)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合氯化鋁鐵(PAFC)等，見圖3((a)投料量比較;(b)原水pH值適應(yīng)性比較;(c)原水溫度適應(yīng)性比較)。

　　無(wú)機(jī)高分子絮凝劑中存在多烴基絡(luò)離子，并以一OH為架橋形成多核絡(luò)離子，其主鏈相對(duì)分子量高達(dá)1×105,通過大量絡(luò)離子能夠有效吸附膠體微粒㈨。通過粘附、架橋和交聯(lián)作用促使微粒快速絮凝，見圖4。

　　1.3 有機(jī)高分子絮凝劑

　　有機(jī)高分子絮凝劑會(huì)對(duì)膠體微粒起到“保護(hù)作用”，例如化工生產(chǎn)中所使用的乳化劑、分散劑、表面活性劑等，但若是高分子物質(zhì)的數(shù)量小于保護(hù)作用的數(shù)量時(shí)，會(huì)使膠體微粒產(chǎn)生“敏化作用”，即膠體微粒對(duì)電解質(zhì)敏感性，一般認(rèn)為，在高分子物質(zhì)濃度較低時(shí)，吸附在微粒表面上的高分子長(zhǎng)鏈能同時(shí)吸附在另一個(gè)微粒表面上，通過“架橋”方式將兩個(gè)或更多的微粒聯(lián)在一起，導(dǎo)致絮凝，見圖5((a)低離子強(qiáng)度靜電斥力阻礙架橋;(b)高粒子強(qiáng)度架橋通過排斥而產(chǎn)生)。

　　有機(jī)高分子絮凝劑，尤其是人工合成有機(jī)高分子絮凝劑是一種“專屬絮凝劑”，是根據(jù)化工污水中特殊物質(zhì)進(jìn)行選擇配型，利用特定的工藝配方合成的。此類絮凝劑價(jià)格較高，一般用于局部特殊水處理下，適用于特定化工污水絮凝處理。

　　2、絮凝設(shè)備類型選擇

　　絮凝工藝分為混合、反應(yīng)和沉淀3個(gè)階段。涉及設(shè)備主要有混合器、反應(yīng)器和沉淀器，其中每種設(shè)備均有不同類型，絮凝的工藝流程見圖6。

　　2.1 混合器

　　絮凝工藝一般采用水泵混合器、管道混合器、槳板式機(jī)械混合器和射流混合器。

　　水泵混合具有設(shè)備簡(jiǎn)單，效果較好，可在瞬間完成混合，但是管道過長(zhǎng)時(shí)，形成絮凝礬花會(huì)因?yàn)檫^快的流速而破碎。管道混合借助水在管道中流速進(jìn)行混合，是目前廣泛使用的管道式混合器，缺點(diǎn)是在低流速下混合效果下降。

　　槳板式機(jī)械混合器是利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)槳葉板旋轉(zhuǎn)使絮凝劑和水混合，見圖7。

　　射流混合原理是用注射管將絮凝劑注入原水管至反應(yīng)池的進(jìn)E1處，注入管的側(cè)面周邊設(shè)置不同方向的小孔，絮凝劑經(jīng)小孔高速垂直于原水水流方向射出。由于混合速度快、混合充分，可以減少絮凝劑添加量，射流混合工藝見圖8。

　　2.2 反應(yīng)器

　　工業(yè)上常用的反應(yīng)器有水力式反應(yīng)器(如：渦流式、隔板式、折板式)和機(jī)械攪拌反應(yīng)器。

　　渦流式反應(yīng)器的效果最好，適用于中、小水處理廠。隔板式反應(yīng)器因結(jié)構(gòu)缺陷比渦流式反應(yīng)器差很多。后期在隔板基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出折板式反應(yīng)器，目前成為主流絮凝反應(yīng)形式。機(jī)械反應(yīng)器分為立式反應(yīng)器和水平反應(yīng)器，立式反應(yīng)器適用小型水處理廠，水平反應(yīng)器適用于大型水處理廠。

　　3、結(jié)束語(yǔ)

　　絮凝劑類型的選擇對(duì)絮凝效果會(huì)產(chǎn)生直接影響，對(duì)于大型化工企業(yè)污水處理廠，選擇無(wú)機(jī)高分子絮凝劑可以提高絮凝效率，減少絮凝劑用量?！肮苁届o態(tài)混合器”在使用中需要嚴(yán)格控制原水流速，防止低流速下混合效率下降。射流混合器混合速度快，混合效果佳，同時(shí)具有管式混合器的優(yōu)點(diǎn)，在化工企業(yè)水處理絮凝工藝中將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。絮凝反應(yīng)工藝中可以使用折板式和水平機(jī)械攪拌形式作為反應(yīng)池，在專屬小規(guī)模水處理絮凝工藝中適合采用渦流式反應(yīng)器。(來(lái)源：中國(guó)石油大慶石化公司水氣廠)