化工污水絮凝效果影響因素

　　為減少化工污水排放，需對化工污水進(jìn)行深度處理(三級處理)，化工污水的三級處理過程中，一級處理由過濾、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，二級處理一般采用生化法和絮凝法，三級處理則采用絮凝沉淀和沙濾的方法對污水進(jìn)一步處理，在二、三級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個方面，分析了各種類型的絮凝特點，考察適合化工污水絮凝處理的較佳條件。三級處理流程見圖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，絮凝劑可分為無機(jī)鹽類絮凝劑、無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑。

　　1.1 無機(jī)鹽類絮凝劑

　　無機(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，無機(jī)鹽類絮凝劑用量相對較大;其次，無機(jī)鹽類絮凝劑水解是吸熱反應(yīng)，水溫對其絮凝效果具有很大影響。另外，無機(jī)鹽金屬離子電解過程中會伴有副反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)對設(shè)備設(shè)施及管線產(chǎn)生腐蝕，高價金屬離子具有毒害性，會造成人體傷害。因此，對于大型化工企業(yè)污水處理不適合此類絮凝劑。

　　1.2 無機(jī)高分子絮凝劑

　　無機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽無機(jī)鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于無機(jī)高分子絮凝劑比無機(jī)鹽具有投料量較少，適應(yīng)原水pH值范圍更廣，對原水溫度適應(yīng)性更強(qiáng)。其中具有代表性的無機(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?？焖傩跄?，見圖4。

　　1.3 有機(jī)高分子絮凝劑

　　有機(jī)高分子絮凝劑會對膠體微粒起到“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，會使膠體微粒產(chǎn)生“敏化作用”，即膠體微粒對電解質(zhì)敏感性，一般認(rèn)為，在高分子物質(zhì)濃度較低時，吸附在微粒表面上的高分子長鏈能同時吸附在另一個微粒表面上，通過“架橋”方式將兩個或更多的微粒聯(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)備簡單，效果較好，可在瞬間完成混合，但是管道過長時，形成絮凝礬花會因為過快的流速而破碎。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機(jī)帶動槳葉板旋轉(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

　　絮凝劑類型的選擇對絮凝效果會產(chǎn)生直接影響，對于大型化工企業(yè)污水處理廠，選擇無機(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，同時具有管式混合器的優(yōu)點，在化工企業(yè)水處理絮凝工藝中將會得到更廣泛的應(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。(來源：中國石油大慶石化公司水氣廠)