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污水处理中调理剂的作用有哪些

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发表时间:2017-08-11 10:38

污水处理中会用到调理剂,那调理剂的作用有哪些?

调理剂:又称为脱水剂,用于对脱水前剩余污泥的调理,其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。

常用污泥调理剂的种类

调理剂又称脱水剂,可分为无机调理剂和有机调理剂两大类。无机调理剂一般适用于污泥的真空过滤和板框过滤,而有机调理剂则适用于污泥的离心脱水和带式压滤脱水。

1)无机调理剂

最有效、最便宜也是最常用的无机调理剂主要有铁盐和铝盐两大类。铁盐调理剂主要包括氯化铁(FeCl3∙6H2O)、硫酸铁(Fe2(SO4)3∙4H2O)、硫酸亚铁(FeSO4∙7H2O)以及聚合硫酸铁(PFS)([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m)等,铝盐调理剂主要有硫酸铝(Al2(SO4)3∙18H2O)、三氯化铝(AlCl3)、碱式氯化铝(Al(OH)2Cl)、聚合氯化铝(PAC)([Al2(OH)n∙Cl6-n]m)等。

投加无机调理剂后,可以大大加速污泥的浓缩过程,改善过滤脱水效果。而且铁盐和石灰联用可以进一步提高调理效果。投加无机调理剂的缺点一是用量较大,一般来说,投加量要达到污泥干固体重量的5%~20%,从而导致滤饼体积增大;二是无机调理剂本身具有腐蚀性(尤其是铁盐),投加系统要具有防腐性能。

应当注意的是,采用氯化铁作为调理剂时,会增加对脱水污泥处理设备金属构件的腐蚀性,因此所配备的脱水污泥处理设备的防腐等级应适当提高。

有机合成高分子调理剂种类很多,按聚合度可分为低聚合度(分子量约为1千~几万)和高聚合度(分子量约为几十万~几百万)两种;按离子型分为阳离子型、阴离子型、非离子型、阴阳离子型等。与无机调理剂相比,有机调理剂投加量较少,一般为污泥干固体重量的0.1%~0.5%,而且没有腐蚀性。

用于污泥调理的有机调理剂主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝剂产品,主要有阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三类。

其中阳离子型聚丙烯酰胺能中和污泥颗粒表面的负电荷并在颗粒间产生架桥作用而显示出较强的凝聚力,调理效果显著,但费用较高。为降低成本,可以使用较便宜的阴离子型聚丙烯酰胺-石灰联用法,利用带有正电荷的Ca(OH)2絮体物将带负电的絮凝剂和污泥颗粒吸附在一起,形成一种复合的凝聚体系。

如何选择污泥调理剂?

1)调理剂的品种特点

就常用的铝盐和铁盐无机调理剂而言,使用铝盐时的药剂投加量较大,所形成的絮体密度较小,调理效果较差,在脱水过程中会堵塞滤布。

因此,在选用无机调理剂时,尽可能采用铁盐;当使用铁盐会带来许多问题时,再考虑采用铝盐。无机调理剂与有机调理剂相比,药剂投加量较大,形成的絮体颗粒细小,但絮体强度较高。因此在利用真空过滤机和板框压滤机使污泥脱水时,可以考虑采用无机调理剂。

与无机调理剂相比,有机调理剂药剂投加量较小,形成的絮体粗大,但絮体强度较低,比无机调理剂形成的絮体更容易破碎。而且一旦絮体被破坏,不论采用无机调理剂还是有机调理剂,都不易恢复到原来的状态。

因此在利用离心脱水机和带式压滤机使污泥脱水时,可以考虑采用有机调理剂。在采用无机调理剂或有机调理剂中的一种难以达到理想的调理效果时,可以考虑将无机和有机调理剂复配使用,有时能取得更好的调理效果。比如石灰和三氯化铁联合使用,不但能起到调节pH值的作用,而且石灰和污水中的重碳酸钙生成的碳酸钙颗粒结构还能增加污泥的孔隙率,促进泥水分离。

2)污泥性质

不同性质的污泥,选用调理剂的种类和投加量也有很大差异。对有机物含量高的污泥,较为有效的调理剂是阳离子型有机高分子调理剂,而且有机物含量越高,越适宜选用聚合度越高的阳离子型有机高分子调理剂。

而对以无机物为主的污泥,则可以考虑采用阴离子型有机高分子调理剂。污泥性质的不同直接影响调理效果:初沉池污泥较易脱水,而浮渣和剩余活性污泥则较难脱水,混合污泥的脱水性能则介于两者之间。

为达到一定的调理效果,所需调理剂的数量存在显著差异。一般来说,越难脱水的污泥其调理用药剂量越大,污泥颗粒细小,会导致调理剂消耗量的增加,污泥中的有机物含量和碱度高,也会导致调理剂用量的加大。另外,污泥含固率也影响调理剂的投加量,一般污泥含固率越高,调理剂的投加量越大。

3)温度

污泥的温度直接影响着无机盐类调理剂的水解作用,温度低时,水解作用会变慢。如果温度低于10oC,调理效果会明显变差,可通过适当延长调理时间的方法改善调理效果。

使用有机高分子调理剂时,如果配制药液的母液或自来水温度过低或污泥温度过低,就会由于水的动力粘滞度和高分子调理剂溶液本身的粘度变大而不利于稀释均匀和调理混合均匀,进而影响污泥调理效果和脱水效果。

因此,冬季气温较低时,要重视污泥输送系统的保温环节(从污水处理系统排出的污泥温度一般不低于15℃),尽量减少污泥输送过程中热量的损失。在必要的情况下,可以采取对有机高分子调理剂稀释罐加热或适当延长混合溶解时间和加大搅拌强度的方法改善溶解条件。

4)pH值

污泥的pH值决定无机盐类调理剂的水解产物形态,同一种调理剂对不同pH值的污泥的调理效果也大不相同。铝盐的水解反应受pH值的影响很大,其凝聚反应的最佳pH值范围为5~7。当pH值大于8或小于4时,难以形成絮体,也就是说失去了调理的作用。

而高铁盐调理剂受pH值的影响较小,无论污泥呈酸性还是呈碱性,都能形成水解产物Fe(OH)3絮体,最佳pH值范围为6~11。亚铁盐在pH值为8~10的污泥中,其溶解度较高的水解产物能被氧化成溶解度较低的Fe(OH)3絮体。

因此选用无机盐类调理剂时,首先要考虑脱水污泥的具体pH值,如果pH值偏离其凝聚反应的最佳范围,最好更换使用另一种调理剂。否则就要考虑在对污泥进行调理之前,投加酸或碱调整污泥的pH值,一般情况下,都不采取这种措施。

pH值对聚合电解质的调理效果也有影响,污泥的pH值影响着调理剂分子的电离、荷电状况以及分子形状。

阳离子型聚合电解质在低pH值的酸性污泥中的电离度较大,分子形状趋向舒展;而在高pH值的碱性污泥中电离度较小,分子形状趋向卷曲。与阳离子型聚合电解质性质相反,阴离子型聚合电解质在低pH值的酸性污泥中的电离度较小,分子形状趋向卷曲;而在高pH值的碱性污泥中电离度较大,分子形状趋向舒展。

阴阳离子型聚合电解质的情况稍有不同,在等电点时,整个分子呈中性,正负两种电荷相互吸引,故分子紧密卷曲成团。在等电点两侧,分子上都会有一种电荷过剩,因互相排斥作用而使分子趋向舒展。

5)配制浓度

调理剂的配制浓度不仅影响调理效果,而且影响药剂消耗量和泥饼产率,其中有机高分子调理剂影响更为显著。一般来说,有机高分子调理剂配制浓度越低,药剂消耗量越少,调理效果越好。

这是因为有机高分子调理剂配制浓度越低,越容易混合均匀,分子链伸展得越好,架桥凝聚作用发挥得越好,调理效果当然也越好。但配制浓度过高或过低都会降低泥饼产率。

而无机高分子调理剂的调理效果几乎不受配制浓度的影响。经验和有关研究表明,有机高分子调理剂配制浓度在0.05%~0.1%之间比较合适,三氯化铁配制浓度10%最佳,而铝盐配制浓度在4%~5%最为适宜。

6)投加顺序

当采用不止一种调理剂时,调理剂投加的顺序也会影响调理效果。当采用铁盐和石灰作调理剂时,一般先投加铁盐,再投加石灰,这样形成的絮体与水较易分离,而且调理剂总的消耗量也较少。

当采用无机调理剂和有机高分子调理剂联合调理污泥时,先投加无机调理剂,再投加有机高分子调理剂,一般可以取得较好的调理效果。

7)混合反应条件

要想达到最好的调理效果,污泥与调理剂实现完全充分的混合是非常必要的。但值得注意的是,污泥与调理剂混合反应形成絮体后,决不能再被破坏,因为絮体一旦受到破坏就很难恢复到原来的状态。

经验表明,针对某种污泥,使用某种调理剂,只有混合反应的强度和时间在一定范围内,才能取得较好的调理效果,而且调理效果会随着停留时间的增加而降低。

这就是说,经过试验确定了调理的时间和强度后,必须在实际操作中严格遵守执行。一方面不能随意延长或缩短混合反应的时间,另一方面要尽可能快地使调理后的污泥进入脱水机。03

调理剂投加量的确定

污泥调理的药剂消耗量没有固定的标准,根据污泥的品种、消化程度、固体浓度等具体性质的不同,投加量会出现一定的差异。因此,大多是在实验室或在现场直接试验确定调理剂的种类及具体投加量。

一般来说,按污泥干固体重量的百分比计,三氯化铁的投加量为5%~10%,硫酸亚铁约为10%~15%,消石灰的投加量为20%~40%,聚合氯化铝和聚合硫酸铁约为1%~3%,阳离子型聚丙烯酰胺为0.1%~0.3%。

据有关资料介绍,由于常用的聚丙烯酰胺系列有机合成高分子调理剂的价格较为昂贵(有的品种是普通无机调理剂的十几甚至二十倍以上),虽然其投加量较少,但折合调理每吨污泥的费用,使用有机合成高分子调理剂的成本仍然较高。

普遍的做法是优选无机调理剂,当无机调理剂作用较差、难以达到理想的调理效果时,再考虑使用有机合成高分子调理剂或将无机和有机调理剂复配使用。

使用调理剂的注意事项

为了更好地使用调理剂,应注意以下事项:

充分了解和掌握被处理污泥的性质(浓度、成分等),试验确定适合于污泥性质和脱水机性质的调理剂种类,试验确定调理剂的注入点、反应条件、投加量等,根据调理剂的性质确定调理剂的溶解、储存等使用方法。

一般来说,无机调理剂适用于真空过滤脱水和板框压滤脱水,而有机调理剂则较适用于离心脱水和带式压滤脱水。在使用离心脱水机和带式压力脱水机时,为了形成不易破碎的粗大絮凝物,一般使用分子量在10万、甚至100万以上的阳离子系列高分子调理剂。

同时还要注意,由于离心脱水机是在2000~3000G的高离心力下进行固液分离,使用分子量越大的高分子调理剂,越容易形成坚固的絮凝物,越有利于脱水;而对带式压滤脱水机来讲,分子量过高时,调理剂的部分粘性会残留在絮凝物上,从而导致滤饼在滤布上的剥离性较差。就阳离子调理剂而言,对于同样污泥,和离心脱水机相比,带式压力脱水机要求调理剂的阳离子度较高、而投加量较少。

一般来说,污泥浓度高时,使用高分子量的调理剂效果较好,而污泥浓度低时,使用分子量较低的调理剂效果较好。

废水生物处理产生的剩余污泥和回流污泥的性质相同,其主要成分是微生物的絮凝物,一般带有负电荷,因此为使剩余污泥凝聚,最好使用阳离子的调理剂。

当前使用较多的阳离子调理剂是聚丙酰胺的共聚物或氨基甲基化变性物,通过调整阳离子变性条件,可得到不同阳离子度的调理剂。根据阳离子度的不同(可用胶体滴定法测定),阳离子调理剂可分为高、中、低阳离子度调理剂。

脱水剂、调理剂与絮凝剂、助凝剂的关系

脱水剂是对污泥进行脱水之前投加的药剂,也就是污泥的调理剂,因此脱水剂和调理剂的意义是一样的。脱水剂或调理剂的投加量一般都以污泥干固体重量的百分比计。

絮凝剂应用于去除污水中悬浮物,是水处理领域的重要药剂。絮凝剂的投加量一般以待处理水的单位体积内投加的数量来表示。

脱水剂(调理剂)与絮凝剂、助凝剂的投加量都可以称为加药量。同一种药剂既可以在处理污水时应用为絮凝剂,又可以在剩余污泥处理过程中应用为调理剂或脱水剂。

助凝剂用在水处理领域作为絮凝剂的助剂时被称为助凝剂,同一种助凝剂在剩余污泥处理时一般不称助凝剂,而是统称为调理剂或脱水剂。

使用絮凝剂时,由于水中的悬浮物数量毕竟有限,为了实现絮凝剂与悬浮颗粒的充分接触,需要配备混合、反应设施,并且都要具有足够的时间,比如混合需要几十秒到数分钟、反应则需要15~30min。

而污泥脱水时从投加调理剂到污泥进入脱水机往往只有几十秒的时间,即只有相当于絮凝剂的混合过程、没有反应的时间,而且经验也表明,调理效果会随着逗留时间的延长而降低。


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