絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团中和一些水中带有负(正)电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒,降低其电势,使其处于不稳定状态,并利用其聚合性质使得这些颗粒集中,并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂,称之为絮凝剂。
絮凝剂主要应用于给水和污水处理领域,用于净化水质。
分类
有机絮凝剂:
聚丙烯酰胺,常简写为PAM。分为阴离子聚丙烯酰胺,阳离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺按分子量的大小可分为超高相对分子量聚丙烯酰胺、高相对分子量聚丙烯酰胺、中相对分子量聚丙烯酰胺和低相对分子量聚丙烯酰胺。超高相对分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油,高相对分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝剂,中相对分子量聚丙烯酰胺主要用做纸张的干强剂,低相对分子量聚丙烯酰胺主要用做分散剂。
无机絮凝剂
药剂中含有经改性的植物多酚,由于它同时含有酚羟基、醇羟基、羧基等多个反应活性基团和活性部位,以及亲核中心和亲电中心,使其可以同时发生亲核、亲电等多种化学反应。在技术上较好地融合了有机和无机絮凝剂的优点和特长,攻克了传统有机和无机絮凝剂同时投放时互不相溶的弊端。
药剂应用于红霉素预处理、淀粉加工、中水回用、啤酒、菲汀、城市污水、垃圾渗沥液、酒精生产等高难度污水处理中,具有一次性投资省,工艺、操作简便,运行成本低,效果好的特点。
工作原理
絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂(如硫酸铝)和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)配制成水溶液加入废水中,便会产生压缩双电层,使废水中的悬浮微粒失去稳定性,胶粒物相互凝聚使微粒增大,形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀,从而去除废水中的大量悬浮物,从而达到水处理的效果。为提高分离效果,可适时、适量加入助凝剂。处理后的污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面基本上可达到排放标准,可以外排或用作人工注水采油的回注水。
实验方法
试验步骤因处理方式的不同而各不相同。但在一般条件下,需要处理的原水被倒入一量筒内,并静置一小时。如果大部分污泥已经沉淀,则可以单独使用聚丙烯酰胺进行处理。先用具有代表性的阴离子、非离子及阳离子高分子量聚丙烯酰胺进行试验。选择能够产生稳定絮状物的聚丙烯酰胺。区别其离子是阴离子还是阳离子。然后通过对比弱、中、强阴离子以及阳离子来确定选用*佳的聚丙烯酰胺类型。 确定适当的聚丙烯酰胺类型后,从该类型中选择两到三种产品。确定*佳产品的剂量,以产生*佳沉淀速度、透明度和脱水效果。效果分析: 聚丙烯酰胺的使用效果根据被处理原水的状态而有所不同。原水中悬浮物的种类、大小、浓度及PH等都会依水质而不同。另外需要注意的是,这些条件通常也会不断地发生变化。众所周知,搅拌条件也会影响絮状物形成的状态。因此,为了获得*佳结果,我们需要调整PH值和搅拌条件。需要使用的高分子聚丙烯酰胺产品将因絮凝沉淀、加压气浮、污泥脱水及其它处理目的而有所不同。为了选择*佳的聚丙烯酰胺产品,用户必须考虑到上述因素,并作出与实际使用条件极其相似的选定试验。
应用领域
1、用于污泥脱水:根据污泥性质选用絮凝效果*佳的型号,可有效的在污泥进入压滤之前进行污泥脱水。脱水时,产生絮团大,不粘滤布;压滤时不散,泥饼较厚,脱水效率高,泥饼含水率在80%以下。
2、用于生活污水和有机废水的处理:阳离子絮凝剂在酸性或碱性介质中均呈现阳电性,这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀,澄清很有效。如生产粮食酒精废水,造纸废水,城市污水处理厂的废水,啤酒废水,味精厂废水,制糖废水,有机含量高废水、饲料废水,纺织印染废水等,用阳离子絮凝剂要比用阴离子、非离子絮凝剂或无机盐类效果要高数倍或数十倍,因为这类废水普遍带阴电荷。
3、在造纸工业中:可用作纸张干强剂、助留剂、助滤剂,能极大的提高成纸质量,节约成本,提高造纸厂的生产能力。可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用以达到增强纸张的物理强度, 减少纤维或填料的流失,加快滤水, 起增强、助留、助滤作用,还可以用于白水的处理, 同时,在脱墨过程中能起明显的絮凝效果。
影响因素
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℃。
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。
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。
絮凝剂投加量的影响:各种絮凝剂都有在相应条件下的*佳投加量,低于或者超过这个*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*佳加入量。
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。
处理前的医院污水
絮凝沉淀后的医院污水
絮凝沉淀后的涂料废水