水處理分為給水處理和廢水處理兩大類。給水處理的目的就是將原水(井水、泉水、河水、 湖水、水庫(kù)水、江水、海水、市政中水、循環(huán)冷卻排污水、工業(yè)廢水二級(jí)或三級(jí)排廢水等等)通 過一級(jí)或多級(jí)工藝凈化、處理后分別達(dá)到不同的使用標(biāo)準(zhǔn),從而根據(jù)對(duì)水質(zhì)的不同需要,應(yīng)用于不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
廢水處理的目的是將工業(yè)廢水、市政廢水等各種廢水經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)生化處理及其他相關(guān)必要處理后,達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn),減少對(duì)受納水體的污染。
下面簡(jiǎn)述一下有關(guān)給水處理的基礎(chǔ)工藝知識(shí)。按照去除雜質(zhì)粒徑從大到小的順序,給水處理的主要工藝可分為沉降/沉淀池、混凝、沉淀處理、澄清池處理、過濾處理、微濾MF、超濾UF、氧化處理(Cl2、ClO2、KMnO4、O3、185nmUV 等等)、離子交換處理、除碳器、NF/RO 處理、ED處理、EDI處理、脫氣膜等等,其他輔助技術(shù)包括pH調(diào)節(jié)、殺菌處理(殺菌劑、254nmUV 照射)、加還原劑脫氧化劑處理、加阻垢劑、TOC降解(185nmUV)等等。其中 NF/RO膜技術(shù)可取代一級(jí)除鹽的陰陽床技術(shù),EDI可取代混床精處理技術(shù)。這里重點(diǎn)討論一下作為RO/NF預(yù)處理的相關(guān)水處理技術(shù)。沉降處理-Sedimentation/沉淀池
利用重力使水中比水重的懸浮顆粒物下沉而析出的過程稱為水的沉降處理,使水發(fā)生沉降處 理的裝置就叫沉淀池。根據(jù)水中固體濃度的大小和顆粒物絮凝性的強(qiáng)弱,沉降處理分為離散沉降、絮凝沉降和層狀沉降3大類。其中,離散沉降是指離散顆粒在稀懸 浮液中的沉降過程,此時(shí),顆粒物不會(huì)互相干擾和粘合。
當(dāng)水中懸浮物完全由泥砂組成時(shí),才會(huì)發(fā)生離散沉降,這種情況較為少見。層狀沉降是在水中懸浮物濃度較大時(shí)形成的沉降過程。其特點(diǎn)是在沉降過程中會(huì)形成一個(gè) 由許多顆粒聚集成的“毯狀物”,并且可以觀察到水體中有一個(gè)清水和渾水的交界面在不斷下移。實(shí)際情況是天然水體中的懸浮物或多或少具有絮凝性,當(dāng)采用混凝 /絮凝處理時(shí),顆粒物的絮凝性更強(qiáng),所以?為常見的是絮凝沉降。
沉淀池分為平流沉淀池和斜板(斜管)沉淀池兩種。斜板/斜管沉淀池是在平流沉淀池的基礎(chǔ)上,在沉淀區(qū)設(shè)置一組斜板/斜管,令沉降過程在這些裝置中進(jìn)行,從 而大大提高沉降效率。一般斜板/斜管傾斜角取55-60°為宜,傾斜角不宜太小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),異向流斜板的長(zhǎng)度可取0.8-1.0m,同向流可取2.5m左 右。若采用斜管時(shí),其內(nèi)徑常為25-40mm。混凝處理-Coagulation
混凝處理的物理化學(xué)基礎(chǔ)包含兩方面內(nèi)容。一方面,膠體具有雙電層結(jié)構(gòu)或水合層,能夠阻 礙膠體進(jìn)一步聚合成絮體,這樣膠體在水中能保持較長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)發(fā)生沉降。這種現(xiàn)象不利于膠體 的去除。另一方面,因某些原因,當(dāng)發(fā)生膠體的 Zeta 電位降低時(shí),膠體可能發(fā)生脫穩(wěn)而析出。人 為導(dǎo)致膠體脫穩(wěn)的因素有:一、投加高價(jià)反離子的電解質(zhì);二、投加與目標(biāo)膠體電荷相反的膠體; 三、投加高分子絮凝劑,形成吸附架橋的脫穩(wěn)過程。一、膠體脫穩(wěn)。
當(dāng)我們將鋁絮凝劑加入水中后,鋁并不是以單純的離子Al3+形態(tài)存在,而是在很短的時(shí)間內(nèi)在強(qiáng)烈攪拌下迅速水解成水合絡(luò)離子[Al(H2O)6]3+、[Al(H2O)5(OH) ]2+ 、[Al(H2O)4(OH)2]+ 等等,并進(jìn)一步發(fā)生羥基橋聯(lián)反應(yīng),生成羥基多核絡(luò)離子,?終鋁鹽在水中 由于水解和聚合的交替進(jìn)行而形成不同形態(tài)的羥基絡(luò)合物。正是在這些水解產(chǎn)物的吸附架橋和電中和作用使水中膠體脫穩(wěn)。一般在低pH值下,電中和作用占主導(dǎo)地 位,吸附架橋?yàn)榇?,此時(shí)主要形成高正電荷低聚合度的多核羥基絡(luò)離子。在天然水混凝處理時(shí),其pH值一般在6.5-7.5范圍內(nèi),這時(shí)偏重于吸附架橋作用, 電中和作用為次,而且這種架橋作用是由低正電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)離子來完成的。
二、絮體凝聚。
凝聚過程是混凝過程中一個(gè)重要階段,這個(gè)階段主要是使脫穩(wěn)的膠體在布朗運(yùn)動(dòng)作用下聚集成微小絮凝體的過程。為了盡可能多的形成微絮體,我們需要加強(qiáng)攪拌、升溫或 者調(diào)解pH值。因?yàn)閿嚢韬蜕郎囟寄茉黾佑行鲎玻{(diào)pH值能夠幫助膠體脫穩(wěn)。一旦微絮體形成的量足夠,可以將攪拌減速,促使大絮體的形成。這樣整個(gè)混凝過程就進(jìn)行得比較理想。
影響混凝效果的因素較多,主要是水的pH值、混凝劑劑量、水溫、原水濁度、原水陰離子 組成、流體攪拌條件、接觸介質(zhì)等等。一般鋁鹽或鐵鹽加入水中后,會(huì)導(dǎo)致pH下降,而且劑量越大pH下降越多;堿度越小,緩沖 性越小,pH下降越大;pH 值越低越有利于去除腐殖酸?;炷齽?佳劑量可通過混凝曲線確定。經(jīng)驗(yàn)表明,天然水的?佳混凝劑量(Al2(SO4)3)為10-60mg/L,而且濁度越高,絮凝劑劑量越低。低濁水的絮凝較難,有時(shí)往往需要人為加泥增濁,才能達(dá)到預(yù)期的效果。就混凝處理與RO/NF 膜回用技術(shù)之間的關(guān)系,這里有必要作進(jìn)一步的論述。就在7-8年前,除鹽技術(shù)主要是以離子交換樹脂為 主,在當(dāng)時(shí)的情況下,人們對(duì)絮凝處理重點(diǎn)追求出水低濁度。 并認(rèn)為濁度越低,出水水質(zhì)越好。在混凝處理與膜技術(shù)大量結(jié)合的今天,有大量的經(jīng)驗(yàn)證明,追求最低的出水濁度往往意味著混凝出水中含有過多的絮凝劑 (PAC、PFS 等等)及助凝劑(PAM)。
雖然形成濁度的懸浮物去掉了,但過多的殘余絮凝劑也對(duì)膜系統(tǒng)會(huì)形成致命的負(fù)面作用---污堵。雖然鋁、鐵的單純膠體易為酸洗去除,但是一旦水中含有活性 硅、PAM 等等,污堵有時(shí)會(huì)變得十分致命而不可逆。因此,減少一些絮凝劑/助凝劑的劑量,使其降到合適而又不過量的水平,顯得十分關(guān)鍵。 --,東莞水處理公司
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