污水處理絮凝劑

1、污水處理絮凝劑一、概述造紙生產(chǎn)中用水多、 消耗化學藥品多、污染非常嚴重，在造紙工業(yè)中的污水處理劑也是 一種非常重要的化學助劑。污水處理最常用的是絮凝沉淀劑。絮凝劑是能使溶膠變成絮狀沉淀的凝結(jié)劑。絮凝劑能使分散相從分散介質(zhì)中分離出絮狀沉淀， 其凝結(jié)作用稱為絮凝作用。 用于促進廢液中廢物沉降、過濾、澄清等過程的普通絮凝劑，包括無機物和有機高分子。兩者可單獨使用，也可配合使用，但配合使用比單獨使用效果更佳。1.絮凝原理 制漿造紙的廢液中所含雜質(zhì)范圍很大，從呈穩(wěn)定的膠體狀態(tài)的雜質(zhì)，到 只有流動狀態(tài)下的懸浮，以至在靜止時沉淀的較大顆粒等雜質(zhì)。它們在水中不容易沉淀，必須添加藥劑改變物質(zhì)的界面特性，使分散的

2、膠體聚合，然后形成大顆粒， 使這些膠體粒子易于沉降或浮上分離， 此過程稱為絮凝。在廢水處理中，水中膠體粒子多數(shù)帶負電荷，這些帶 負電荷的粒子吸引水中的陽離子，而排斥陰離子，這也是膠體粒子得以穩(wěn)定的原因。因此， 在膠體粒子表面附近，陽離子濃度高，陰離子濃度低。這樣膠體粒子表面形成Zeta電位。絮凝劑多為電解質(zhì)，加人水中電離出帶相反電荷的部分與腔體粒子的電荷中和，粒子間斥力作用也隨之消失，便可形成大顆粒而沉降，水即可澄清。一般認為，如果將粒子表面Zeta電位降到土5V,可以得到良好的絮凝效果。由此看出，微小粒子聚集形成大顆粒的絮凝作用是由于靜電力、化學力或機械力的作用或三者共同作用的結(jié)果，這就是一

3、般絮凝的原理。2.絮凝過程及其影響因素 絮凝過程主要包括4個階段1向廢水中添加絮凝劑；2絮凝劑在液體中擴散；3為了使絮凝劑和懸浮物粒子接觸而進行攪拌；4為了使接觸后的粒子成為大而重的顆粒而進行的攪拌。實際上這些階段有的也很難分開。從以上過程看，絮凝是一種物理化學過程，所以， 影響因素較多，除了廢液中膠體粒子 的種類、膠體粒子的大小、表面特性、膠體粒子的濃度和絮凝劑的種類與特性等因素外，還 包括溶液的pH值，共存物質(zhì)（特別是鹽類）的種類和濃度，反應溫度和溫度變化，攪拌的方 法及絮凝劑用量等等?？傊?，膠體粒子的絮凝是較復雜的過程，影響因素是多方面的。所以，最好的方法是對實際廢水進行絮凝試驗，選出最

4、佳絮凝劑及其絮凝條件。從諸多因素影響來看， 只要廢液和絮凝劑一定， 最為重要的影響因素就是膠體粒子濃度 和攪拌條件。膠體粒子越濃，粒徑犬小越不均勻，粒子間接觸的幾率越大，絮凝效果越好。 同時攪拌僅對絮凝效果有很大影響。為了便于膠體粒子與絮凝劑有良好的接觸，攪拌越劇烈效果越好。而在絮凝顆粒生長過程中，攪拌太劇烈則使顆粒破壞或長不大，此時則應緩慢攪拌。所以絮凝過程中，加入絮凝劑后攪拌應先快后慢。加入絮凝劑在溶液中電離出離子的電荷和絮凝劑的用量也影響很大。一般電離出離子電荷越高，濃度越大，絮凝效果越好。除化學法外，造紙廠廢水處理還可采用機械法、沉降法、過濾法、離心分離法、生物化學法等，且各種方法均有

5、一定的效果。 廢水應用何種方法處理， 需要根據(jù)其中所含物質(zhì)的成分及濃度、要求凈化的程度、排放標準、回收廢物的綜合利用等諸多因素來考慮。為了提高廢水處理的效率，可將多種方法合用。常常采取的是多級綜合處理法：一級處理：即預處理，常用物理機械法和化學法如篩選、沉降、混凝、浮選、調(diào)整pH值等除去固體物、酸、堿等。二級處理：一般采用生化處理，以除去被微生物分解或氧化的有機物和懸浮體。.如廢水中含有酚類割化物及重金屬有毒物，不宜用生化法處理。 可以用活性炭吸附法、 氧化或還原法、混凝法處理。三級處理：即廢水的深度處理，主要是用離子交換、 電化學、反滲透電滲析等方法處理， 以除去二級處理難以除去的污染物，水

6、質(zhì)基本上可達地面水標準，以便回收。二、主要的絮凝劑在水處理中，所用的絮凝劑種類很多， 但從化學的角度看主要有無機絮凝劑和有機絮凝 劑兩大類。(一)有機絮凝劑有機絮凝劑是指起絮凝作用的有機物質(zhì)。這類絮凝劑主要是有機高分子化合物，早期使用的主要是淀粉、明膠、藻骯酸鈉等天然有機高分子化合物。高分子絮凝劑的絮凝機理與小分子有所不同，不僅與電荷作用有關(guān)， 而且和其本身的長鏈特性有密切的關(guān)系，這可用架橋機理來解釋。長鏈的高分子一部分被吸附在膠體顆粒表面 上，而另一部分被吸附在另一個顆粒表面，并可能有更多的膠體顆粒吸附在一個高分子的長鏈上，這好象架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來，從而容易發(fā)生絮凝。 這種絮凝通

7、常需要高分子絮凝劑的濃度保持在較窄的范圍內(nèi)才能發(fā)生，如果濃度過高，膠體的顆粒表面吸附了大量的高分子，就會在表面形成的空間保護層，阻止了架橋結(jié)構(gòu)的形成， 反而比較穩(wěn)定，使得絮凝不易發(fā)生。這就是目前研究很熱門的空間穩(wěn)定。所以絮凝劑的加入量有一個最佳值，在此值時，絮凝效果最好；超過此值時，絮凝效果會下降，若超過過多，反而起到穩(wěn)定保護作 用。高分子絮凝劑的相對分子質(zhì)量對絮凝效果的影響一般是相對分子質(zhì)量越大，其架橋能力越強，絮凝效果亦越好。但是相對分子質(zhì)量太大的高分子絮凝劑不僅溶解困難，運動遲緩，而且吸附的膠體顆粒的空間距離太遠，不容易聚集，達不到有效的絮凝。有機高分子絮凝劑按其離子性分類，可分為陰離子

8、型、弱陰離子型、非離子型、陽離子型4大類。其中聚丙烯酰胺類用量最大，其用量約占高分子絮凝劑的80%陰離子型、弱陰離子型、非離子型一般用于廢水處理，而陽離子型主要用于有機污泥的 廢水處理中。高分子絮凝劑的作用原理與廢水中懸浮物的種類、表面性質(zhì)、電位、粒度、濁 度和懸浮液的pH值有關(guān)，主要有：1能使疏水性的膠體顆粒表面的Zeta電位下降，從而讓顆粒彼此接觸而絮凝。2懸浮粒子被高分子絮凝劑吸附，橋聯(lián)結(jié)合，形成大顆粒絮凝而沆淀。3高分子絮凝劑可以沉淀在水溶液中溶解或水合一些離子型有機物。有機絮凝劑用得最多的是聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸鈉。聚丙烯酰胺絮凝劑：聚丙烯酰胺簡稱PAM聚丙烯酰胺一般是白色粉

9、末狀，是由丙烯睛在濃硫酸中水解后，再經(jīng)氨和NaO”和制得單體。單體丙烯酰胺中有活潑的雙鍵及酰胺基， 可采用不同的聚合工藝， 導入不同的官能團， 得到不同相對分子質(zhì)量和不同電荷的產(chǎn)品，也可與其它單體共聚，獲得一系列PAM產(chǎn)品。PAM相對分子質(zhì)量較低時易溶于水，較高時通過攪拌或改性后溶于水。PAMM鍵結(jié)合加強。PAM在造紙業(yè)中作為絮凝劑使用的主要是兩性聚丙烯酰胺、非離子聚丙烯酰胺、陰離子 型聚丙烯酰胺和陽離子型聚丙烯酰胺。1.兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑又稱復合離子絮凝劑。白色顆粒。固含量88%,相對分子質(zhì)量：2001500萬。溶于水，不溶于有機溶劑。兩性型PAM有其特殊的絮凝作用

10、，稠油熱采污水處理難度很大，形成的水包油乳狀液非常穩(wěn)定，常規(guī)絮凝劑難以達到處理效果，而兩性PAM果較好。在污泥脫水方面，特別是高濃度有機污染脫水方面比普通的陽離子絮凝劑性能效果更加明顯。2.非離子型聚丙烯酰胺絮凝劑產(chǎn)品為白色固體粉末，無毒，易吸潮，幾乎不溶于一切有機溶劑，易溶于水。非離子聚丙烯酰胺作為絮凝劑，是以水合狀態(tài)溶于水中.此時高分子鏈不是伸展狀態(tài)，而是呈卷曲狀態(tài)，其絮凝作用是通過酰胺基與粒子表面的氫形成氫鍵結(jié)合而產(chǎn)生吸附。為了在被吸附粒子間產(chǎn)生橋聯(lián)作用而形成堅實的絮聚體，聚丙烯酰胺的相對分子質(zhì)量應盡可能大些。非離子聚丙烯酰胺是通過其高分子的長鏈把污水中的許多細小顆粒 或油珠吸附后纏在一

11、起而形成架橋。它是一種絮凝能力非常強的絮凝劑，它的絮凝速度比陰離子聚丙烯酰胺快。 在油田含油污水處理中，通常與鋁鹽配合使用。 使用前要通過實驗確定其最佳用量，用量過低，不起作用，用量過高，反而起反作用。這是因為超過一定濃度，聚 丙烯酰胺不但不起絮凝作用，反而起分散穩(wěn)定作用。加藥時應使用較低的濃度，以保證混合 均勻。3.陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑陽離子型聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚電解質(zhì)，無毒、無味，易吸潮、易溶于水，不溶于乙醇、丙酮等有機溶劑，分子鏈上帶有正電荷活性基團，有優(yōu)異的絮凝作用。 陽離子型聚丙烯酰胺在水中溶解時，具有帶正電的活性基， 從而吸附帶負電的懸浮膠體粒子，中和粒子表面電荷，消除了

12、粒子間的斥力，產(chǎn)生絮凝。如果聚合物有較長的鏈，則一個聚合物分子鏈可同時吸附幾個粒子，聚合物分子鏈之問形成橋聯(lián)作用，就能導致大顆粒而產(chǎn)生沉淀。本產(chǎn)品作為絮凝劑， 主要應用于工業(yè)上的固液分離過程，包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝，應用的主要行業(yè)有：城市污水處理、造紙工業(yè)、食品加工業(yè)、石化工業(yè)、冶金 工業(yè)、選礦工業(yè)、染色工業(yè)和制糖工業(yè)及各種工業(yè)的廢水處理。用在城市污水及肉類、禽類、食品加工廢水處理過程中的污泥沉淀及污泥脫水上，通過其所含的正電荷基團對污泥中的負電荷有機膠體電性中和作用及高分子優(yōu)異的架橋凝聚功能，促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀 物，從其懸浮液中分離出來。效果明顯，投加量少。4.陰離子型

13、聚丙烯酰胺絮凝劑陰離子型聚丙烯酰胺易溶予水， 幾乎不溶于有機溶劑， 在中性和堿性介質(zhì)中呈高聚合物電解質(zhì) 的特征，對鹽類電解質(zhì)敏感。陰離子型聚丙烯酰胺是由非離子聚丙烯酰胺部分水解或丙烯酰 胺與丙烯酸鈉共聚而得。與非離子型聚丙烯酰胺相比，絮凝沉淀性強，所以工業(yè)上應用廣泛。 懸浮膠體粒子與絮凝劑間靠氫鍵結(jié)合。陰離子型PAM作為絮凝劑用于選礦、冶金、洗煤、食品行業(yè)固液分離。本品無毒，注意 防潮、防雨，在儲運過程中防止高溫與曝曬。使用聚丙烯酰胺絮凝劑，其優(yōu)點是加入量少， 沉淀速度快，在廢水處理時投入量約為無機鹽絮凝劑的l / 30- 1/200。如對渾濁水澄清時，與無機混凝劑配合投入0.1-5mg /

14、L聚丙烯酰胺PAM可發(fā)揮顯著的助凝作用。這主要是PAN絮凝劑不僅有無機絮凝劑所具有的。電荷粒子的電和作用， 還具有對粒子表面產(chǎn)生吸附架橋這樣獨特作用之效。經(jīng)過大量使用證明：對含有機懸浮物較多的制漿造紙廠廢水宜采用無機絮凝劑和陰離子聚丙烯酰胺或非離 子聚丙烯酰胺共享的絮凝，這樣效果更顯著。并且廢液pH值偏低時使用陰離子型比非離子PAMT生的沉淀速度快。近年國內(nèi)聚丙烯酰胺行業(yè)發(fā)展迅速，陰離子聚丙烯酰胺質(zhì)量達到國際先進水平，但陽離子型聚丙烯酰胺，距國外知名公司產(chǎn)品，還是有一定差距，從而也說明國內(nèi)聚丙烯酰胺有更廣闊發(fā)展前景。億生公司是聚丙烯酰胺龍頭企業(yè)，將引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。（二）無機絮凝劑凡是使用的絮凝劑

15、是無機物的都稱為無機絮凝劑。常用硫酸鋁、鐵鹽、石灰等。1.聚合氯化鋁絮凝劑作廢水處理用的氯化鋁(PAC)有含6個結(jié)晶水的固體三氯化鋁和液體聚合氯化鋁，造紙 業(yè)廢水常用液體PAC液體聚合氯化鋁是一種無機分子絮凝劑，呈灰色或淺黃色液體。液體聚合氯化鋁制備方法中，工業(yè)上常用的有鋁灰酸溶法，鋁灰堿溶法，氯化鋁，硫酸鋁混合法，鋁、磯土二段酸 溶法。聚合氯化鋁主要用作工業(yè)廢水、造紙廢水及自來水的凈化絮凝劑。還可用來代替硫酸鋁作紙漿施膠沉淀劑等。在鋁系絮凝劑中，鋁離子在水溶液中離解為單核配合離子；鋁離子在水解過程中還發(fā)生羥基架橋式多核配合離子。這些多核離子絮凝能力很強.而PAC在水中直接提供這些高效能的多核

16、配合離子，避免出現(xiàn)那些效率較低的離子，因此能得到較好絮凝效果。PAC作為絮凝劑的特點：1絮凝能力強，對河水、地下水、煤炭染色水、造紙廢水及其它廢水都有很好絮凝效果。 一般是硫酸鋁的1.5 3倍。而且適宜的加入量范圍較大，操作穩(wěn)定性高。2由于絮凝顆粒的形成和沉淀快，可縮短混合、處理時間，故此可提高設(shè)備處理能力或使設(shè)備簡化。3形成的絮凝顆粒大而堅實，從而減少漏濾事故的發(fā)生。4絮凝效果不受溫度影響，即使在10C以下的低溫時，絮凝效果也不降低。而且一般不需要加活性硅、高分子絮凝助劑。5不需使用堿或只需少量堿助劑。如若使用，用堿量只需固體硫酸鋁的1 /3即可。6可以得到低電導率的凈化水。7貯存和使用方法

17、簡單，可以實現(xiàn)設(shè)備自動化。PAC貯存和使用時應該注意幾點：1在與PAC原液或濃度較大的溶液直接接觸的容器、管道或料泵，應用合成樹脂、橡膠等襯層。2所加入的PAC通常需稀釋，使用濃度應小于5%或大于50%。濃度在5%。50%之間 的PAC溶液易呈白色混濁狀，效力有所降低。3若將PAC溶液與硫酸鋁等其它化合物混合使用，會很快反應，生成不溶性白色沉淀，使其作用降低。而且會使貯料罐裝置、管道等發(fā)生堵塞。4PACrn入量應根據(jù)水質(zhì)或廢水的情況試驗而定。2.硫酸鋁常溫下硫酸鋁水溶液中析出的是Al2(SO4)3 18H2O度為1.69g/cm2 ,熔點770C, 200C時失去結(jié)晶水。能溶于水，水溶液呈酸性

18、，不溶于醇。酸鋁的制備：硫酸鋁通常用硫酸處理含鋁的礦石而制得。鋁離子水解形成氫氧化物沉淀之前，先形成各種大的聚合體。這種聚合體的氫氧化物，吸附了帶負電的膠體粒子而使電性中和。這樣，膠體粒子的Zete電位下降，削弱了促使膠體穩(wěn)定的粒子間斥力，膠體粒子互相聚集形成大顆粒而產(chǎn)生絮凝間斥力，膠體粒子互相聚集形成大顆粒而產(chǎn)生絮凝。硫酸鋁作為絮凝劑應用于自來水和工業(yè)廢水凈化，并且是造紙業(yè)應用最早的絮凝劑之 一。硫酸鋁在制漿造紙中還用作調(diào)節(jié)漿料的pH值、提高填料的留著劑、 松香料的沉淀劑等。在印染、皮革、消防、制藥以及木材防護等方面也有大量的應用。硫酸鋁作為絮凝劑的特點是：硫酸鋁與其它絮凝劑相比， 具有價格

19、便宜，對濁度、色度、細菌、藻類等幾乎所有懸浮和漂浮物質(zhì)均有效，并且無毒、無腐蝕性等優(yōu)點。其缺點是，與 鐵鹽相比，絮凝適宜pH值的范圍較窄，生成的絮凝顆粒較輕；在廢水處理中，一般需填加 堿和助凝劑；與PACffi比，用量較大，制漿造紙廠廢水處理中用量在0. 333000m k9。3.鐵鹽作為絮凝劑使用的鐵鹽主要是硫酸亞鐵、 氯化鐵和氯化亞鐵。它們主要是用作廢水處理， 一般不用于自來水和工業(yè)用水的處理。 原因是它們和鋁鹽相比，鐵鹽絮凝顆粒比硫酸鐵重而 易沉淀，價格也便宜。硫酸亞鐵(FeS04 7H2OX谷稱綠磯。藍綠色單斜晶體，相對密度1. 899(14.8 C)。熔點64C,在90C失去6個結(jié)晶

20、水，在300%失去全部結(jié)晶水， 在空氣中漸漸風化，并被氧化呈 黃褐色。溶于水和甘油， 幾乎不溶于乙醇。其制備是由鐵與稀H2S04作用 而制得，也可從鋼鐵酸洗液和制鈦工廠廢液中制取。硫酸亞鐵應用廣泛。 作為水處理劑時，可與原水中的堿反應，但需要一定時間。因此往往添加石灰及其它堿助劑，使其生成沉淀。當pH值在7以上時，水中溶解的氧就很容易使Fe(OH)2,氧化成Fe(OH)3。最適宜絮凝的pH值是9. 511. O,故適用于原水pH值高及高濁度的廢水。其優(yōu)點是絮凝顆粒重而沉 降快，可在高pH值下不溶解，價格低等。三氯化鐵FeCl3.6H20 ,也稱為氯化鐵。是一種黃色結(jié)晶。易潮解，潮解后呈深棕色的液體。易溶于水，水溶液呈酸性，在溶液中易水解牛割氧化物沉淀。其制備是將鐵屑與C12作用制得。在水的降化中用作絮凝劑。在紙漿廢水處理中，先用石灰調(diào)pH值，再加入氯化鐵，可以除去90%以上的有機碳。也有用鐵屑與硫酸鹽漿漂白工序的氯化廢水混合生成氯 化鐵溶液，再加石灰生成氫氧化鐵沉淀來處理有色廢