技術介紹
巫水青的高效處理工藝和處理設備都離不開“巫水青藥劑”,因此, 下文主要圍繞該核心技術展開闡述!
巫水青,英文學名:flocculant;flocculating agent,是特別高效、快速、專業的新一代污水處理劑,廣泛套用於冶金礦業\選礦\尾礦|礦井水|洗煤回用|造紙\洗染\印染|建築\陶瓷|線路板\電鍍\晶片|製藥\釀造\製革\塗裝\化工等工業廢水,以及城市污水處理|景觀水\江河湖泊\臭水河等水體治理,也可用於污泥脫水。
技術特點
“網狀多極捕捉”技術突破了傳統PAM“鏈狀捕捉”的瓶頸,大大增強了重金屬捕捉能力和SS吸附能力,對COD的降解作用也大大提高,脫色功能也能充分發揮,構成的“網狀”絮花大而牢固,“網狀多極”結構能經得起反覆攪拌而不輕易斷鏈,而且“網狀”結構的污泥密實而不黏,因此疏水性極強,十分有利於後期的污泥脫水…… 這些,作為國內傳統絮凝劑的技術升級的參考,十分有意義!
定義
污水清 [巫水青],一種交聯式複合型高效快速淨水絮凝劑,能使液體中分散的細粒固體形成絮凝物的新型污水處理劑。 所屬學科:冶金、煤炭科技(一級學科);煤炭加工利用(二級學科);選煤(三級學科)
絮凝劑分別
傳統的無機高分子絮凝劑是指含有鋁鹽、鐵鹽和矽酸鹽等多種具有絮凝或助凝作用的離子;有機高分子絮凝劑是指經過一定的工藝製成的羥基化和聚合度更高的 有機高分子產品,按化學組成大致可分為3類: 即陽離子型、陰離子型和多種離子複合型絮凝劑。水處理中常用的高分子絮凝劑有聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯醯胺(PAM)聚合氯化鋁鐵(PAFC)等。
傳統無機和有機高分子絮凝劑具有顯著淨化處理效能,因而在給水、廢水處理領域得到廣泛套用,如在城市、工業給水方面,它適用於任何源水淨化處理過程,尤其對微污染水質,低溫、低濁、低鹼度水質,除濁率高達95%~98%。在工業廢水處理方面,在油田回注水、煉油、機加工含油廢水、洗煤、印染廢水、製藥、造紙、冶金、製革等行業廢水處理過程中都得到了廣泛地套用。它不僅能夠顯著去除廢水中細微懸浮顆粒物,而且能有效去除水中的各種油份、色度、COD,去除率可達60%~80%以上。尤其採用聚合鋁與有機高分子絮凝劑配合使用,不僅顯著降低廢水處理費用,而且明顯提高處理效果。
•無機和有機高分子高效絮凝劑的優勢
◆技術成熟、已被廣泛的套用於水處理領域;
◆絮凝體形成速度快,顆粒密度大,沉降速度快;
◆對於COD和BOD以及色度、微生物等有較好的去除效果;
◆對處理水的溫度和pH值適應範圍廣
•傳統無機、有機高分子高效絮凝劑的缺點
◆無機絮凝劑在使用過程中存在投加量大、產生的污泥量大、絮體較鬆散、含水率很高、污泥脫水困難、殘留在水中的鋁離子會導致二次污染、鐵離子會對設備有腐蝕作用、運行費用高等諸多缺點,從而制約了其發展。
◆有機高分子高效絮凝劑在使用過程中因投加量少,形成的絮體大、不增加泥量、降低了熱值、無腐蝕性,所以在污水處理中一直發揮著極其重要的作用。但是由於這種絮凝劑一般均難降解,有些還具有一定的毒副作用,如排到水裡會造成水生物窒息,而產生的污泥由於粘性較大,因此體積龐大且廢渣含水率高,價格也相對較貴,因此其研究開發熱點在於如何最佳化性能,克服缺點。
◆傳統污水處理技術:基礎設備投資大、工藝流程長、占地面積大、用人多、用藥種類多、藥劑投加量大、產生的污泥含水量高,脫水困難。比如,PAC和PAM,都需要單獨的水解設備和工藝流程,而且需要分別投加,因此處理時間長、設備龐大、工藝複雜、操作繁瑣;在印染廢水處理方面就更加繁瑣:脫色劑+PAC+PAM,均需分別投加!
•污水清 [巫水青]產品最大的優點
◆無需水解,一藥投加,一步到位,反應快,沉降速度極快;
◆處理污水範圍廣、對污水中重金屬離子的去除率較高(有專用去除重金屬和印染脫色的);
◆處理後形成的沉降渣呈抱團狀,可多次攪拌而不易碎,不黏,脫水性好;
◆產品無毒、無腐蝕,不會對環境造成二次污染;
◆高效快速、處理工藝簡單、更能節約處理成本;
◆粉體形狀,易於運輸和保存,即要即用,應激性極強!
•差異性主要特徵表現如下:
比較項目 | 巫水青 | PAM/PAM+PAC | 備 注 |
選型/配型 | 簡單/方便 | 複雜/煩瑣 | PAM須匹配分子量/溶解度/離子度;巫水青無需 |
機動性/即用性 | 即需即用 | 需要溶解 | 巫水青乾法型直接投加即可處理污水,機動性強 |
投藥量 | 少 | 多 | 巫水青可以節省藥劑成本 |
溶解時間 | 特快(3-5分鐘) | 慢(25分鐘) | 巫水青快70%以上;巫水青乾法投加時無需先溶解 |
反應時間 | 特快 | 快 | 絮凝反應越快,效率越高 |
礬花形態 | 大 | 小 | 礬花大而結實,沉澱快 |
沉澱速度 | 特快 | 快 | 沉澱速度越快,效率越高 |
處理能力 | 大 | 小 | 處理能力越大,效率越高 |
上清液回收 | 回收率高 | 回收率低 | PAM/PAC處理後上清液與沉渣交界處有渾濁層 |
沉澱物粘度 | 低粘 | 高粘 | 太粘影響脫水和污泥回收 |
疏水性 | 強 | 弱 | 疏水性強有利於污泥脫水 |
脫水難度 | 輕鬆 | 困難 | 脫水輕鬆,脫後污泥含水率更低 |
高速攪拌 | 抱團緊密/清澈 | 絮花破碎/渾濁 | 巫水青能經得起高強度攪拌,PAM不行 |
多次攪拌 | 抱團緊密/清澈 | 絮花破碎/渾濁 | 這是“網狀捕抓”與“鏈狀捕捉”的差異 |
重金屬捕捉 | 吸附力強 | 吸附力弱 | 巫水青更適合冶金礦業廢水處理 |
SS去除 | 特強 | 一般 | SS去除越高,水質越清澈 |
COD降解 | 強 | 一般 | —— |
BOD降解 | 一般 | 無 | —— |
氮/磷等去除 | 一般 | 無 | —— |
pH適應性 | 適用範圍廣 | 要求嚴格 | PAM對原水pH環境要求很嚴格 |
過量投加 | 清澈 | 渾濁 | PAM對投加量控制需嚴格,使用煩瑣 |
環境次污染 | 無 | 有 | 巫水青無毒無害,綠色環保 |
生理毒性 | 無 | 有 | PAC有神經毒性,PAM令水生動物窒息死亡 |
工藝流程 | 簡便(一劑) | 煩雜(二劑) | 巫水青處理工藝一步到位,更簡單,更便捷 |
投加工藝 | 直接投加/溶解投加 | 溶解投加 | 巫水青在投加方式上有更多選擇、更多適用性 |
處理設備 | 體積小 | 體積大 | 採用巫水青藥劑的處理設備體積更小,成本更低 |
污水清 [巫水青],結合了有機和無機絮凝劑的優點,打破了污水處理的常規,解除了使用的絮凝劑和污水處理劑對環境可能存在的隱患。通過對污水的超速處理,使處理設備大大簡化, 土地占用面積大幅減少,並且將污水處理綜合運營成本降低到目前國內外的最低水平。
因此,學習和掌握巫水青的技術特徵,有利於最佳化現有的污水處理工藝,對提高污水處理效率、減小設備體積、節約能耗等方面,有積極意義!
發展和分類
目前在國內外糖廠使用最廣泛的絮凝劑,是合成的聚丙烯醯胺系列產品,它們的發展提高較快,在製糖工業的多種流程中普遍使用。
聚丙烯醯胺(polyacrylamide),常簡寫為PAM(過去亦有簡寫為PHP)。糖廠使用的各種PAM,實質上是用一定比例的丙烯醯胺和丙烯酸鈉經過共聚反應生成的高分子產物,有一系列的產品。
丙烯醯胺的分子式為:CH2 = CH-CONH2
丙烯酸鈉的分子式為:CH2 = CH-COONa
•無機絮凝劑
無機絮凝劑按金屬鹽可分為鋁鹽系及鐵鹽系兩大類;鋁鹽以硫酸鋁、氯化鋁為主,鐵鹽以硫酸鐵、氯化鐵為主。後來在傳統的鋁鹽和鐵鹽的基礎上發展合成出聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵等新型的水處理劑,它的出現不僅降低了處理成本,而且提高了功效。。也就是說,聚合物既有吸附脫穩作用,又可發揮黏附、橋聯以及卷掃絮凝作用。
考慮到無機絮凝劑具有一定的腐蝕性和毒性對人類健康和生態環境會產生不利影響,人們研製開發出了有機高分子絮凝劑。
國內已相繼研製出複合型無機絮凝劑和複合型無機高分子絮凝劑。聚矽酸絮凝劑(PSAA)由於製備方法簡便,原料來源廣泛,成本低,是一種新型的無機高分子絮凝劑,對油田稠油采出水的處理具有更強的除油能力,故具有極大的開發價值及廣泛的套用前景。
有機和無機絮凝劑作用機理主要與協同作用相關。無機高分子成分吸附雜質和懸浮微粒,使形成顆粒並逐漸增大;而有機高分子成分通過自身的橋聯作用,利用吸附在有機高分子上的活性基團產生網捕作用,網捕其它雜質顆粒一同下沉。同時,無機鹽的存在使污染物表面電荷中和,促進有機高分子的絮凝作用,大大提高絮凝效果。我國無機高分子絮凝劑的生產和套用已取得長足進展,最具有代表性的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵的研究,已居世界前列。
•有機高分子絮凝劑
有機高分子絮凝劑出現於20世紀50年代,它們套用前途廣闊,發展非常迅速。已用於給水淨化,水/油體系破乳,含油廢水處理,廢水再資源化及污泥脫水等方面;還可用作油田開發過程的泥漿處理劑,選擇性堵水劑,注水增稠劑,紡織印染過程的柔軟劑,靜電防止劑及通用的殺菌、消毒劑等。
有機高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學結構上可以分為以下3種類型:(1)聚胺型-低分子量陽離子型電解質;(2)季銨型-分子量變化範圍大,並具有較高的陽離子性;(3)丙烯醯胺的共聚物-分子量較高,可以幾十萬到幾百萬、幾千萬,均以乳狀或粉狀的劑型出售,使用上較不方便,但絮凝性能好。
根據含有不同的官能團離解後粒子的帶電情況可以分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。有機高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團,具有鏈狀、環狀等多種結構。
因其活性基團多,分子量高,具有用量少,浮渣產量少,絮凝能力強,絮體容易分離,除油及除懸浮物效果好等特點,在處理煉油廢水,其它工業廢水,高懸浮物廢水及固液分離中陽離子型絮凝劑有著廣泛的用途。特別是丙烯醯胺系列有機高分子絮凝劑以其分子量高,絮凝架橋能力強而顯示出在水處理中的優越性。
由於大多數有機高分子絮凝劑本身或其水解、降解產物有毒,且合成用丙烯醯胺單體有毒,能麻醉人的中樞神經,套用領域受到一定限制,迫使絮凝劑向廉價實用、無毒高效的方向發展。污水清,就是這種需求下的新產物。
•新型交聯式複合型絮凝劑
如巫水青高效快速淨水絮凝劑。
●按「投加方式」,分為【乾法投加型】、【乾濕法兩用型】。
●按「使用性能」,分為【通用型】、【加強型】、【專用型】三大類。
●按「水質特徵」,分為【有機廢水適用型】、【無機廢水適用型】、【複雜廢水適用型】。
●按「原水濃度」,分為【低濁度適用型】、【中濁度適用型】、【高濁度適用型】。
•微生物絮凝劑
國外微生物絮凝劑的商業化生產始於20世紀90年代,因不存在二次污染,使用方便,套用前景誘人。如紅平紅球菌及由此製成的NOC-1是目前發現的最佳微生物絮凝劑,具有很強的絮凝活性,廣泛用於畜產廢水、膨化污泥、有色廢水的處理。我國微生物絮凝劑的製品尚未見報導。
微生物絮凝劑是利用生物技術,從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效,且能自然降解的新型水處理劑。由於微生物絮凝劑可以克服無機高分子和合成有機高分子絮凝劑本身固有的缺陷,最終實現無污染排放,因此微生物絮凝劑的研究正成為當今世界絮凝劑方面研究的重要課題。
工作原理
絮凝沉澱法是選用無機絮凝劑(如硫酸鋁)和有機陰離子型絮凝劑聚丙烯醯銨(PAM)配製成水溶液加入廢水中,便會產生壓縮雙電層,使廢水中的懸浮微粒失去穩定性,膠粒物相互凝聚使微粒增大,形成絮凝體、礬花。絮凝體長大到一定體積後即在重力作用下脫離水相沉澱,從而去除廢水中的大量懸浮物,從而達到水處理的效果。為提高分離效果,可適時、適量加入助凝劑。處理後的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達到排放標準,可以外排或用作人工注水採油的回注水。