高效混凝沉淀系列净水技术（精选8篇）
篇1：高效混凝沉淀系列净水技术
高效混凝沉淀系列净水技术
“高效混凝沉淀系列净水技术”是在哈尔滨建筑大学承担的国家建设部“八五”攻关课题“高效除浊与安全消毒”的科研成果“涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术”基础上发展而来的，涉及了水处理中混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，主要用于市政与工业给水处理、城市污水强化一级处理以及曝气生物滤池（BAF）的强化预处理等。
该技术的第一代产品包括串联圆管初级混凝设备、小孔眼网格反应设备、小间距斜板沉淀设备等三项单元技术，到2000年，已在秦皇岛、大庆、宾县、海伦、抚顺、克拉玛依、南京、昆山等二十多座自来水厂成功地推广应用，取得了明显的经济效益和社会效益。
该技术的第二代产品总结了第一代产品的优越性与局限性，推出了技术上更为优化的立管式撞击流混合器、高效微涡折板絮凝设备、高效复合斜板沉淀设备等三项单元技术，到2002年底，已在吉林、通钢、延边石岘、本溪小市、辉南、柳河、松江河等十几处水厂成功推广应用，取得了更为显著的经济效益和社会效益。工程实践证明：此项技术用于新建水厂，构筑物基建投资可节约省20%～30%；用于旧水厂技术改造，可使处理水量增加75%～100%b而其改造投资仅为与净增水量同等规模新建水厂投资的30%～50%。采用此项技术可使沉淀池出水浊度低于3NTU，滤后水接近~度，可节省滤池反冲洗水量50%，节省药剂投加量30%，大大降低了运行费用和制水成本。
由于该技术在理论上克服了现有传统水处理技术理论上的缺陷和实践上的不足，具有更为显著的技术优势，并对低温低浊、汛期高浊水、微污染原水等特殊水质均可达到理想处理效果。可利用最小投资，取得最大效益，充分发挥现有供水设施的潜力，在短时间内缓解城市供水短缺状况，促进城市的经济发展。该技术1993年获国家发明奖，“八五”期间被列为国家科技攻关项目，1996年获建设部科技进步一等奖，同年该项目被国家科委列入“九五”期间国家重点科技推广计划。
高效混凝沉淀工作机理
混合部分 混合是反应第一关，也是非常重要的一关。在这个过程中应使混凝剂水解产物迅速地扩散到水中的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝聚，这样才能得到好的絮凝效果。因为在混合过程中同时产生胶体颗粒脱稳与凝聚，可以把这个过程称为初级混凝过程。但这个过程的主要作用是混合，因此一般称为混合过程。
混合问题的实质是混凝剂水解产物在水中的扩散问题。使水中胶体颗粒同时脱稳产生凝聚，是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。传统的机械搅拌混合与孔室混合效果较差。近几年，国内外采用管式静态混合器使混合效果有了比较明显地提高，但由于人们对于多相物系反应中亚微观传质以及湍流微结构在胶体颗粒初始凝聚时的作用认识
不清，故也妨碍了混凝效果的进一步提高。
混凝剂水解产物在混合设备中的扩散应分为两类：
（1）宏观扩散，即使混凝剂水解产物扩散到水体各个宏观部位，其扩散系数很大，这部分扩散是由大涡旋的动力作用导致的，因而宏观扩散可以短时间内完成；
(2）亚微观扩散，即混凝剂水解产物在极邻近部位的扩散，这部分扩散系数比宏观扩散小几个数量级。亚微观扩散的实质是层流扩散。因此使混凝剂水解产物扩散到水体每一个细部是很困难的。在水处理反应中亚微观扩散是起决定性作用的动力学因素。
例如高浊水的处理中，混凝剂水解产物的亚微观扩散成为控制处理效果的决定性因素。由于混凝剂的水解产物向极邻近部扩散的速度非常慢，在高浊期水中胶体颗粒数量非常多，因此没等混凝剂水解产物在极邻近部位扩散，就被更靠近它的胶体颗粒接触与捕捉。这样就形成高浊时期有些地方混凝剂水解产物局部集中，而有些地方根本没有。混凝剂局部集中的地方矾花迅速长大，形成松散的矾花颗粒，遇到强的剪切力吸附桥则被剪断，出现了局部过反应现象。药剂没扩散到的地方胶体颗粒尚未脱稳，这部分絮凝反应势必不完善。这一方面是因为它们跟不上已脱稳胶体颗粒的反应速度，另一方面是因为混凝剂集中区域矾花迅速不合理长大，也使未脱稳的胶体颗粒失去了反应碰撞条件。这样就导致了高浊时期污泥沉淀性能很差，水厂出水水质不能保证。按传统工艺建造的水厂，在特大高浊时都需大幅度降低其处理能力，以保证出水水质。这是由于过去工程届的人们对亚微观传质现象不认识，对其传质的动力学致因也不认识，因此传统的混合设备无能力解决高浊时混合不均问题，这不仅使水厂在特大高浊时大幅度降低处理能力。而且造成药剂的严重浪费和造成出水的Ph值过低。
亚微观扩散究其实质是层流扩散，其扩散规律与用蜚克定律描写的宏观扩散规律完全不同。当研究尺度接近湍流微结构尺度时，物质扩散过程不一定是从浓度高的地方往低的地方扩散。在湍动水流中亚微观传质主要是由惯性效应导致的物质迁移造成的，特别是湍流微涡旋的离心惯性效应。我们发明的串联管式初级混凝设备和管式微涡初级混凝设备，就是利用高比例高强度微涡旋的离心惯性效应来克服亚微观传质阻力，增加亚微观传质速率。生产使用证明这两种设备在高浊时混合效果良好，不仅比传统的静态混合器可大幅度增加处理能力，也大大地节省了投药量。
絮凝反应部分 絮凝是给水处理的最重要的工艺环节，滤池出水水质主要由絮凝效果决定的。传统廊道反应、回转孔室反应以及回转组合式隔板反应的絮凝工艺，水在设备中停留20～30分钟，水中尚有很多絮凝不完善的小颗粒。近年来，国内出现了普通网格反应；国外推出了折板式与波形板反应设备，使絮凝效果有了比较明显地改善。但由于人们对絮凝的动力学本质认识不清楚，也就妨碍了絮凝效果的进一步提高。
絮凝的动力学致因
絮凝长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程。絮凝效果的好坏取决于下面两个因素；一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的联结能力，这是由混凝剂的性质决定的；二是微小颗粒碰撞的几率和如何控制它们进行合理的有效碰撞，这是由设备的动力学条件所决定的。导致水流中微小颗粒碰撞的动力学致因是什么，人们一直未搞清楚。水处理工程学科认为速度梯度是水中微小颗粒碰撞的动力学致因。按照这一理论，要想增加碰撞几率就必须增加速度梯度，增加速度梯度就必须增加水体的能耗，也就是增加絮凝池的流速。
但是絮凝过程是速度受限过程，随着矾花的长大，水流速度应不断减少。而在工程实践中，网格反应池在网格后面一定距离处水流近似处于均匀各向同性湍流状态，即在这个区域中不同的空间点上水流时平均速度都是相同的，速度梯度为零。按照速度梯度理论，速度梯度越大，颗粒碰撞次数越多，网格絮凝反应池速度梯度为零，其反应效率应最差。事实恰好相反，网格反应池的絮凝反应效果却优于其他传统反应设备。这一实例充分说明了速度梯度理论远未揭示絮凝的动力学本质。
絮凝的动力学质因究竟是什么？是惯性效应。因为水是连续介质。水中的速度分布是连续的，没有任何跳跃，水中两个质点相距越近其速度差越小，当两个质点相距为无穷小时，其速度差亦为无穷小，即无速度差。水中的颗粒尺度非常小，比重又与水相近，故此在水流中的跟随性很好。如果这些颗粒随水流同步运动，由于没有速度差就不会发生碰撞。由此可见要想使水流中颗粒相互碰撞，就必须使其与水流产生相对运动，这样水流就会对颗粒运动产生水力阻力。由于不同尺度颗粒所受水力阻力不同，所以不同尺度颗粒之间就产生了速度差。这一速度差为相邻不同尺度颗粒的碰撞提供了条件。如何让水中颗粒与水流产生相对运动呢？最好的办法是改变水流的速度。因为水的惯性（密度）与颗粒的惯性（密度）不同，当水流速度变化时他们的速度变化（加速度）也不同，这就使得水与其中固体颗粒产生了相对运动，为相邻不同尺度颗粒碰撞提供了条件，即惯性效应作用。
改变速度方法有两种：一是改变水流时平均速度大小。水力脉冲澄清池、波形板反应池、孔室反应池以及滤池的微絮凝主要就是利用水流时平均速度变化形成惯性效应来进行絮凝；二是改变水流方向。因为湍流中充满着大大小小的涡旋，因此水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流作涡旋运动时在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动，为不同尺度颗粒沿湍流涡旋的径向碰撞提供了条件。不同尺度颗粒在湍流涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的，这个作用将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小，其惯性力越强，惯性效应越强絮凝作用就越好。由此可见湍流中的微小涡旋的离心惯性效应是絮凝的重要的动力学致因。由此可以看出，如果能在絮凝池中大幅度地增加湍
流微涡旋的比例，就可以大幅度地增加颗粒碰撞次数，有效地改善絮凝效果。这可以在絮凝池的流动通道上增设多层小孔眼格网或微涡折板的办法来实现。
由于过网水流的惯性作用，使过网水流的大涡旋变成小涡旋，小涡旋变成更小的涡旋。不设网格的絮凝池湍流的最大涡旋尺度与絮凝池通道尺度同一数量级。当增设格网之后，最大涡旋尺度与网眼尺度同一数量级。增设小孔眼格网或微涡折板后有如下作用：（y）过流区段是速度激烈变化的区段，也是惯性效应最强、颗粒碰撞几率最高的区段；（y）过流的涡旋尺度大幅度减少，微涡旋比例增强，涡旋的离心惯性效应增加，有效地增加了颗粒碰撞次数；（q）由于过流的惯性作用，矾花产生强烈的变形，使矾花中处于吸附能级低的部分，由于其变形揉动作用达到高吸能级的部位，这样就使得通过网格之后矾花变得更密实。
矾花的合理的有效碰撞
要达到好的絮凝效果除了要有颗粒大量碰撞之外，还需要控制颗粒合理的有效碰撞。使颗粒凝聚起来的碰撞称之为有效碰撞。一方面，如果在絮凝中颗粒凝聚长大的过快会出现两个问题：
（1）矾花长得过快其强度则减弱，在流动过程中遇到强的剪切就会使吸附架桥被剪断，被剪断的吸附架桥很难再连续起来，这种现象称之为过反应现象，应该被绝对禁止；
（2）一些矾花过快的长大会使水中矾花比表面积急剧减少，一些反应不完善的小颗粒失去了反应条件，这些小颗粒与大颗粒碰撞几率急剧减小，很难再长大起来。这些颗粒不仅不能为沉淀池所截流，也很难为滤池截流。另一方面，絮凝池中矾花颗粒也不能长得过慢，矾花长得过慢虽然密实，但当其达到沉淀池时，还有很多颗粒没有长到沉淀尺度，出水水质也不会好。由此看到在絮凝池设计中应控制矾花颗粒的合理长大。
矾花的颗粒尺度与其密实度取决两方面因素：其一是混凝水解产物形成的吸附架桥的联结能力；其二是湍流剪切力。正是这两个力的对比关系决定了矾花颗粒尺度与其密实度。吸附架桥的联结能力是由混凝剂性质决定的，而湍流的剪切力是由构筑物创造的流动条件所决定的。如果在絮凝池的设计中能有效的控制湍流剪切力，就能很好的保证絮凝效果。
多相流动物系反应控制理论的提出，真正建立起水处理工艺中的动力相似。使我们认识到湍流剪切力是絮凝过程中的控制动力学因素，如果在大小两个不同的絮凝工艺中，其湍流剪切力相等，那么具有同样联结强度的矾花颗粒可以在两个不同尺度的絮凝过程中同时存在，这在某种意义上也就实现了两个絮凝过程絮凝效果的相似。弗罗德数可以作为相似准则数，可以表明湍流剪切力的大小，两个尺度不同的絮凝过程当其弗罗德数相等时，其湍流剪切力就近似相等，絮凝效果就基本相似。但只控制湍流剪切力相等并不能完全控制絮凝效果的相似，因为湍流剪切力相等时两个不同的絮凝过程的矾花联结强度相等，但矾花的密实度与沉淀性能却不一定相同。矾花的密实程度可用湍动度来控制，湍动度值越大表明在固定时间内流过固定空间点的涡旋数量越多，涡旋强度越大，矾花也越密实。在实际工程中是不可能测定湍动度的。庆幸的是当湍流剪切力相等时，尺度越大的絮凝池其水流速度也越高，因此矾花的碰撞强度越大，形成的矾花越密实，这已为试验与生产实践所证实。这样就可以保证把小尺度的试验结果按照弗罗德数相等来放大，放大后的絮凝效果会更好、更可靠。因而我们也可以通过科学地布设多层网格，通过弗罗德数这个相似准则，来控制絮凝过程中水流的剪切力和湍动度，形成易于沉淀的密实矾花。
沉淀部分沉淀设备是水处理工艺中泥水分离的重要环节，其运行状况直接影响出水水质。
传统的平流沉淀池优点是构造简单，工作安全可靠；缺点是占地面积大，处理效率低，要想降低滤前水的浊度就要较大地加大沉淀池的长度。浅池理论的出现使沉淀技术有的长足的进步。七十年代以后，我国各地水厂普遍使用了斜管沉淀池，沉淀效果得到了大幅度提高。但经过几十年应用其可靠性远不如平流沉淀池，特别是高浊时期、低温低浊时期以及投药不正常时期。
传统沉淀理论认为斜板、斜管沉淀池中水流处于层流状态。其实不然，实际上在斜管沉淀池中水流是有脉动的，这是因为当斜管中大的矾花颗粒在沉淀中与水产生相对运动，会在矾花颗粒后面产生小旋涡，这些旋涡的产生与运动造成了水流的脉动。这些脉动对于大的矾花颗粒无什么影响，对于反应不完全小颗粒的沉淀起到顶托作用，故此也就影响了出水水质。为了克服这一现象，抑制水流的脉动，我们推出了小间距斜板沉淀设备。
高效混凝沉淀工艺特点
（1）处理效率高、占地面积小、经济效益显著。
于混合迅速（3～30秒），反应时间短（5～10分钟），沉淀池上升流速度高（2.5～3.5mm/s），因此可大为缩短水在处理构筑物中的停留时间，大幅度提高处理效率，因而也就节省了构筑物的基建投资。工程实践证实：与传统工艺相比，采用新技术对旧水厂挖潜改造，在构筑物容积不增加的情况下，可使处理水量净增75%～100%，而改造投资仅相当于新建同等规模新水厂投资的30%～50%～wsn；用于新建水厂，主体工艺构筑物可节省投资20%～30%，并可大幅度减少主体构筑物占地面积。与平流沉淀池比较可节省80%，比斜管沉淀池可节省40%。
（2）处理水质优，社会效益好，水质效益可观。
几年运行实践证明，这项工艺可使沉后水浊度稳定在3NTU以下，滤后水接近0度，这就形成了水质效益。水质效益一方面就是社会效益，另一方面是潜在的经济效益。随着我国生活饮用水标准的将进一步提高，已逐渐要求出厂水达到1NTU，那么大部分城市现有处理设备和工艺是难以达到的，只有通过大幅度投资扩建新水厂，才能解决水质和水量的矛盾。而采用此工艺可稳定保持出厂水浊度底于1NTU。由此可见，其水质效益是相当可观的。
（3）抗冲击能力强，适用水质广泛。
实践证明，此项技术抗冲击能力较强，当原水浊度、进水流量、投加药量发生一些变化时，沉淀池出水浊度不象传统工艺那样敏感。其原因是，这项工艺的沉淀池上升流速按
3.5mm/s设计时尚有很大潜力。运行实践表明，这项工艺对低温低浊、汛期高浊以及微污染等特殊原水水质的处理均非常有效。
（4）制水成本降低。
1．由于新技术采用先进的混合及反应设备，可节省投药量
2．由于新技术沉后水浊度在3度以下，减轻了滤池负担，因此滤池反冲洗水可节省50%左右，并可延长滤料更换周期；
3．对改造旧水厂，水量增加而管理人员无需增加，运行管理费用大为降低；
4．基建费用的大幅度节省，可较大程度减低投资折旧率。
从以上四个方面来看，新技术的使用可使制水成本显著降低。
（5）工期短、见效快。
此项技术用于旧水厂挖潜改造，从设计到安装调试只需2～3个月，可以在短时间内解决城市供水不足的状况。
篇2：高效混凝沉淀系列净水技术
高效混凝沉淀技术在煤化工废水处理中的应用
介绍了高效混凝沉淀技术工艺,并将其应用于煤化工中产生的废水处理.工程实践证明,与传统澄清工艺相比,利用高效混凝沉淀技术对煤化工工业废水进行处理在占地、出水浊度、上升流速以及滤池反冲时间上均有较大的.改善,具有明显的优势.
作 者：王俊洁 刁伟明 作者单位：长春联创水质工程有限公司,吉林,长春,130012刊 名：辽宁化工英文刊名：LIAONING CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：201039(7)分类号：X703关键词：煤化工 水处理 混凝沉淀 工业废水
篇3：高效沉淀池的技术研究与应用
元坝天然气净化厂用水取自东河的主干流上, 引单路管线DN450至净化厂内的净化水场, 水源水压力不小于0.1MPa。净化水场设计处理水量为750t/h, 其中考虑10%的自用水量, 设计年运行时间8000小时。
净化水场的产品净化水主要供给净化厂内生产联合装置、硫磺储运、水处理站、循环水场、厂外配套工程及生产、生活给水等系统管道, 进各单元界区的供水压力不小于0.3MPa。
原水进水浊度按:平时不大于100 mg/L, 最大500 mg/L;暴雨时3000 mg/L以上考虑。
处理后水质, 生活给水达到《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的要求, 生产给水满足中石化《石油化工给水排水水质标准》SH 3099-2000。
2 高效沉淀池控制原理
高效沉淀池工艺是依托污泥混凝、循环 (回流) 、斜管分离及浓缩等多种理论, 通过合理的水力和结构设计, 开发出的集泥水分离与污泥浓缩功能于一体的新一代沉淀工艺。是净化水场水质深度处理的核心环节。
高效沉淀池的运行控制是根据流量、进水浊度 (SS) 和出水浊度来调节加药量、回流污泥量、排泥周期和排泥量、絮凝搅拌器的转速等运行参数。当进水流量增加 (或进水SS值增大) 时, 需要增加药剂投加量、增加排泥量。
输入的原水首先与混凝剂聚合氯化铝 (PAC) 药液混合, 从而形成胶体悬浮颗粒。这个过程通过固定转速的搅拌器在混凝池中快速混合实现。混凝剂通过加药泵加注, 投加混凝剂聚合氯化铝药液的配制浓度是不变的, 但其投加量是与水厂进水流量成正比变化。投加浓度可以通过操控员操控相应数据采集和监控系统 (SCADA) 屏幕显示来手动调节。相应的控制器 (PLC) 计算确定混凝剂流量, 并控制加药泵投加。
接下来在絮凝池投加有机絮凝剂聚丙烯酰胺 (PAM) 药液与原水混合, 形成絮凝体。采用涡轮搅拌器并且设置的导流筒使池体内部形成特殊的水力分布, 这个涡轮机装备变频器以调节搅拌速度。调节是通过变频器或者相关数据采集和监控系统 (SCADA) 屏手动实现, 而非自动的。絮凝剂通过加药泵加注, 投加絮凝剂聚丙烯酰胺药液的配制浓度是不变的, 但其投加量是同水厂进水流量成正比。投加浓度可以通过操控员操控相应数据采集和监控系统 (SCADA) 屏幕显示来手动调节。相应的控制器 (PLC) 计算确定絮凝剂流量, 并控制加药泵投加。
回流污泥量是根据进水流量、进水浊度 (SS) 及回流污泥浓度进行控制, 当进水流量和进水浊度波动时, 需要适当增加 (或降低) 回流污泥量, 以使絮凝区的絮凝效果保持在较理想状态, 保证出水浊度不大于3NTU。
排泥周期由设置在沉淀澄清区的泥位高度进行控制, 当泥位到达设计高度时启动排泥泵进行排泥 (当来水条件稳定时, 可改用定时器控制排泥) 。剩余污泥是间歇性排放的, 剩余污泥泵送入后续污泥处理, 泵在一个固定转速下运行, 两个泵共用输送管配有一个流量计。
3 高效沉淀池工艺控制方法的试验研究过程
如上所述, 高效沉淀池的运行控制根据流量、进水浊度和出水浊度来调节加药量、回流污泥量、排泥周期和排泥量、絮凝搅拌器的转速等运行参数。
但是, PAC、PAM的投加浓度、污泥回流量、絮凝搅拌器转速的确定都需要运行操作人员根据高效沉淀池混凝、絮凝反应形态, 依据来水流量、进水浊度和出水浊度等数据的变化, 并参考自己以往积累的运行经验作出正确的判断, 不断的实施调整操作, 才能保证高效沉淀池的出水浊度达标。
由于高效沉淀池是净化水场水质深度处理的关键部位, 如果运行掌控不好, 导致出水浊度长时间、大水量的超标, 会给下一级水处理设备流砂过滤池带来负担和冲击, 导致最终净化水场出水浊度超标, 同时会造成流砂过滤器石英砂“结泥球”现象, 以致于影响天然气净化厂的生产。所以, 很有必要对高效沉淀池的运行控制方法进行现场比对试验, 加以分析总结形成经验和成果, 从而益于运行操作人员控制水平进一步的提升。2015年9月8日开始, 在高效沉淀池开始比对试验, 致11月底完成。
4 试验研究结果及分析
4.1 PAC加药量对净水效果的影响
净化水厂配制使用的PAC药液浓度为10% (W) , 使用的固体PAC药剂含有氧化铝 (Al2O3) 质量分数为29%, 经水溶解充分搅拌制成。
试验高效沉淀池在冬季低温低浊地表水净化处理时用药量的规律, 11月份每天进水量600m3/h、进水浊度11NTU左右。通过对试验数据统计分析, 选用11月18日、11月21日、11月22日等不同工作日平均加药量、出水浊度, 摒弃人为操作失误因素点, 建立高效沉淀池PAC加药量与出水浊度相关曲线见图2。
从图中可知, 在冬季低温低浊地表水净化处理时由于气温低, 混凝剂活性低所以耗量较大。在进水量600m3/h, 进水浊度11NTU左右时, PAC最佳加药量为72L/h, 折合水处理用药单耗为12mg/L。若加药量再增加, 由于散碎“矾花”增多, 出水浊度有上升趋势。
4.2 PAC/PAM投药比对净水效果的影响
净水厂配制使用的PAM药液浓度为0.05% (W) , 使用固体PAM药剂经水溶解搅拌熟化制成。
PAM加药量如果过少, 则易致使PAC水中形成的矾花散碎不易沉降, 出现“跑矾”现象而导致出水浊度超标;过多则易导致PAM成分进入过滤池对滤砂造成不良影响。
由于PAM的单体丙烯酰胺是有毒物质, 净化水场自从投产运行以来, 采取在保证水场出水浊度达标的前提条件下尽量少加PAM的运行方案。试验高效沉淀池不同的PAC/PAM投药比对出水浊度的影响, 经过对试验数据分析, PAC/PAM加药流量比大于1时, 经常有出水浊度超过3NTU的情况, PAC/PAM加药流量比小于1时, 出水浊度普遍偏低。选用9月28日、10月11日、10月27日、11月16日、11月23日等不同工作日平均PAC/PAM加药流量比、出水浊度, 建立PAC/PAM加药流量比与出水浊度相关曲线见图3。
从图中看出, 随着PAC/PAM的减小, 高效沉淀池出水浊度也随之降低。出水浊度最低点的PAC/PAM加药流量比为0.7, 通过药液浓度折算, 此点的固体PAC/PAM投药比为139, 此值依然远远大于自来水处理界一般应用的10~20投药比[1], 可见, 净化水场PAM的投用量是极为偏低的。
4.3 进水浊度与PAC加药量的影响关系
试验不同进水浊度对PAC投药量的影响, 高效沉淀池进水流量相近, 进水浊度在7~26NTU之间。通过对试验数据统计分析, 选用9月21日、9月22日、9月26日、9月27日、10月23日等不同工作日平均进水浊度、加药量, 建立高效沉淀池进水浊度与PAC加药量相关曲线见图4。
从图中看到, 当高效沉淀池进水浊度升高时, PAC加药量也随之升高, 进水浊度升高至25.4NTU时, 加药量达到65.4L/h, 折合水处理用药单耗为11.28mg/L;当进水浊度偏低时, PAC加药量反倒升高, 进水浊度降低到11.2NTU时, 加药量达到56.6L/h, 折合水处理用药单耗为9.66mg/L;试验数据和生产现场经验都表明, 当高效沉淀池进水浊度在20NTU左右时, PAC加药量最低, 从图中看到进水浊度在20.2NTU时, 加药量降为44.2L/h, 折合水处理用药单耗为7.6mg/L。
当进水浊度偏低时PAC加药量反倒升高的现象, 是由于水中缺乏胶体矾花的颗粒核[2], 矾花密实度较小难以沉降, 为了压制出水浊度导致投药增多。
4.4 进水浊度与污泥回流量的影响关系
试验不同进水浊度对污泥回流泵流量的影响, 高效沉淀池进水流量相近、进水浊度在5~26NTU之间。通过对试验数据统计分析, 选用9月21日、9月22日、9月26日、10月12日、10月28日等不同工作日平均进水浊度、污泥回流量, 建立高效沉淀池进水浊度与污泥回流量相关曲线见图5。
从图中可见, 当高效沉淀池进水浊度升高时, 污泥回流量也随之增大, 进水浊度升高至25.4NTU时, 污泥回流量达到2.45m3/h, 当进水浊度偏低时, 污泥回流量也较小, 进水浊度降低到5NTU时, 污泥回流量只有0.85m3/h。这一现象说明在进水浊度较高时, 沉淀澄清区底部有较多的新鲜污泥, 回流至絮凝区可强化絮凝反应、缩短反应时间并增加絮体的沉降性能, 得到良好的净水效果;然而在进水浊度较低时, 沉淀澄清区底部絮凝物不密实、性质差[3], 如果回流量大会使絮体破碎, 沉降速度低发生跑浊, 造成出水浊度超标。
5 试验研究结论
(1) 高效沉淀池在冬季低温低浊地表水净化处理时难度较高, 用药量较大, 在进水量600m3/h, 进水浊度11NTU左右时, PAC用药单耗为12mg/L。
(2) 高效沉淀池PAM的投用量是极为偏低的, 当PAC投药量5mg/L~15mg/L正常范围内, PAC/PAM投药比为139甚至更大, 出水再经流砂过滤池的处理, 完全能达到净化水场出水浊度小于1NTU的指标要求, 实践了一种低PAM投用量的净化水处理模式。
(3) 高效沉淀池进水浊度在20NTU左右时, PAC加药量最低, 当浊度在20.2NTU时, 水处理PAC用药单耗为7.6mg/L, 进水浊度偏高或偏低时水处理用药单耗都增加。
(4) 高效沉淀池进水浊度较高时, 污泥回流量相应增大可以收到较好的净水效果;进水浊度偏低时, 污泥回流量应相应减少, 否则会造成跑浊增大出水浊度。
参考文献
[1]庞治星, 广东某市自来水厂投加PAM对出厂水效果影响研究[J].广东水利水电, 2015, (3) :17-19.
[2]贾宏, 姜红安, 张祥, 等.排泥水处理系统药剂试验及工艺改进[J].给水排水, 2007, 33 (4) :43-46.
篇4：高效混凝沉淀系列净水技术
【关键词】物化混凝沉淀；膜生物反应器；技术；隧道；应用
1.双鹰顶隧道污水概况
双鹰顶隧道施工采用矿山钻爆法，爆破施工过程中产生的主要污染物成分为：硝酸铵（NH4NO3）、梯恩梯（三硝基甲苯）、硝酸钠、柴油、凡士林、松香、乳化剂、石蜡等。混凝土施工过程中，水泥、粉煤灰及外加剂流失造成的污染，其主要污染成分为：碘含量、SO3、MgO、CaO等，在施工过程中，机械设备形成的机油、柴油、汽油及人员生活杂用水、粪便污水等，具体检测指标见表1。。
施工污水主要为清洗、冷却机械设备污水，混凝土搅拌、养护用水，洞内风枪钻爆、喷射混凝土用水，以及洞内围岩裂隙水，经现场多次测试检算，每天施工污水排放量为300t/d，生活污水排放量為260t/d。
2.污水处理问题的提出
双鹰顶隧道斜井地处广东省惠州市惠阳区沙田镇金桔自然保护区、沙田水库水源保护区内的田心村，区内植被发育。沙田水库为惠阳区淡水镇、沙田镇饮用水的水源地，供应约10万人的饮用、生活用水，库容量1800万m3，水质为地表Ⅱ类水质标准。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），具体标准值见表2。
3.物化混凝沉淀+膜生物反应器处理组合技术简介
依据双鹰顶隧道排污量及地形空间，双鹰顶隧道污水处理采用膜生物反应器+物化沉淀组合污水处理技术，工艺流程图如图1示。
各处理构筑物功能简介
（1）沉砂池。沉砂池作为污水预处理设施，一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。如磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。施工中的污水经过沉砂池，截留大颗粒泥砂沉淀，定期、不定期清除泥砂。
（2）化粪池。生活污水在此进行化粪作用并借助于污水中所含粪便的大量微生物的作用，在厌氧条件下进行微生物的接种和驯化培养。
（3）沉淀池。沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物，一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。此中其主要功能和作用是对混合污水进行沉淀，以去除污水中可沉和粗大物。
污水在进水口设混合器加药进入调节堰口，稳定进水的流量，使污水中以胶体状态存在的分散小颗粒与混凝剂发生混合，凝聚的反应，加大絮体的粒径，使之沉降，从而使污水得到净化。池中设集泥槽，安装2台排泥泵，泥排入污泥干化池，干化后外运处理。上清液回调节沉淀池处理。
（4）厌氧生物滤池
生活污水经过化粪池自流进入厌氧生物滤池进入沉淀池后一并处理。厌氧生物滤池污水处理设备主要由沉淀池、厌氧接触池、过滤池三部分组成。
沉淀池：经化粪池自然发酵后的污水自流进入设备内沉淀池，污水中的大颗粒物质在此进行沉淀，沉淀污泥由移动式潜污泵或由吸粪车定期吸出处理，时间一般为半年或一年。
厌氧接触池：厌氧池主要是用于厌氧消化，对于进水COD浓度高的污水通常会先进行厌氧反应，提高COD的去除率，将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物，提高BOD/COD的比值。而且在除磷工艺中，需要厌氧和好氧的交替条件。污水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧，碳，硫，氢等为受氢体。沉淀后污水自流进入厌氧接触池，水流由下而上通过多种填料形成厌氧生物膜，在生物膜的吸附和微生物的代谢作用下，污水中的有机物被去除。填料同时具有截污的作用，污物和脱落的生物膜经截留自沉后形成污泥，与沉淀池污泥一并吸出处理。
过滤池：经厌氧处理后的污水自流进入过滤池底部，由下而上通过填料层，该新型填料既能截留污物又能形成生物膜，即在过滤区既有过滤作用又是二级厌氧池。过滤后出水直接进入调节沉淀池后段处理。
（5）污水抽升井。沉淀池的水自流进入抽升井，井内设置污水泵，两用两备，高位启动，低位停止，污水泵提升至一体化气浮过滤装置。
（6）气浮过滤装置。项目选用一体化自动污水两级气浮过滤装置。本装置特征是气浮池底设有污泥沉淀区，内有排泥装置，气浮出水集水设置在沉淀区上方，以及在气浮后设有组合式过滤装置。气浮在间隙运行产生的沉淀污泥，可以单独排出，不会随出水带出，从而有效保证了气浮出水质量。气浮出水后部一体化过滤装置，又有效保证了出水要求，尤其是采用焦炭作过滤介质，可充分利用气浮出水未消耗余氧，使过滤器兼有生化和过滤双重功能。
（7）管道混合器。混合设备是完成凝聚过程的设备。混合设备必须满足下列要求：a.保证药剂均匀地扩散到整个水体；b.混合时间不宜过长，一般控制在10～30s以内，最大不超过2min；c.能使处于强烈搅动状态之中。管式静态混合器是在管道内设置若干固定叶片，并按照一定角度交叉组成。水流通过混合器时形成对分流，同时产生蜗旋反向旋转及交叉流动，达到混合效果。管式静态混合器混合效果较好，安装容易，维修工作量小，而且其有显著优点就是不另外占地。
（8）药剂投加方式确定。常用的投加方式有：泵前投加；高位溶液池重力投加；水射器投加以及泵投加。本设计中采用泵投加，泵投加有两种方式：一是采用计量泵，二是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另行配备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。
（9）混凝剂的选定。本设计采用聚合氯化铝又名碱式氯化铝作混凝剂，其主要特点是净化效率高、耗药量少、出水浊度低、色度小、过滤性能好、原水高浊度时尤为显著；温度适应性高，PH适用范围宽（可在PH=5～9的范围内），因而可不投加碱剂；使用时操作方便，成本较三氯化铁低；是无机高分子化合物。
（10）高效漩涡澄清池。微涡流混凝工艺的核心是涡流反应器，其内腔絮体能长期保持，涡流反应区外的絮体泥渣可以全部排除，因而排泥操作可以简化，运行更稳定。由于微涡流造成混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，同时，涡流反应器腔内大量絮体活性得到充分利用，这使得微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。
（11）清水池。经过处理后的水进入清水池，一部分处理水进行回用；另一部分可直接排放。在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。
（12）污泥干化池。沉淀池及一体化气浮池定期进行排泥，排出的泥在污泥干化池中进行浓缩，上清液再回流到沉淀池中。经脱水干化后的污泥进行外运处置。
4.处理后水质结果
检测报告结果显示污水排放能够达到地面Ⅱ类水标准。
5.结束语
该设备占地面积小，工艺流程紧凑，节省大量土建费用；运行费用主要是日常的电费，比起传统生化工艺，运行成本较为低廉。整套设备可采用PLC控制，自动化程度高，运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，无需人员操作管理。
由于占地面积小，采用集成式结构，能够输出较清洁的回用水，特别适合于基建工程项目、小城市、乡镇污水处理项目，具有明显的环境、社会效益。
参考文献
篇5：高效混凝沉淀系列净水技术
城镇污水处理中混凝沉淀技术的应用
摘要：通过对混凝沉淀去除污染物的`作用、影响因素、成本等的讨论,提出混凝沉淀一级强化处理工艺是目前我国中小型城镇污水厂最经济、有效、实用的工艺选择.作 者：蔺向阳 作者单位：中油辽河工程有限公司,辽宁,盘锦,124000期 刊：中国新技术新产品 Journal：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS年，卷(期)：2010,“”(4)分类号：X7关键词：混凝沉淀 一级强化处理
篇6：高效混凝沉淀系列净水技术
就我国能源结构的整体情况来看, 煤炭几乎占据了7成以上, 而在其开采的过程中难免会产生大量的废水, 若得不到妥善处理不仅会对环境造成污染, 而且更是对水资源的浪费, 不利于可持续发展。针对这样的情况, 深入研究煤矿水资源开发与管理相关的技术, 对煤炭工业的可持续发展具重要的现实意义。
2 矿井废水主要处理技术
曾经一度, 我国矿井水相关处理技术的研究方向基本定向为排放治理方面。但就水资源的可回收利用来看, 我国目前所拥有的技术主要有沉淀、混凝沉淀以及混凝沉淀过滤等几种, 前两种技术主要是对直接排放的矿井水进行处理, 而后一种技术则主要处理生产用水与其他用水。本文主要介绍混凝沉淀过滤法处理矿井水。
3 矿井水处理回用的条件
3.1 矿井水的产生及特点
煤矿矿井水包括有几种:在煤矿的开采过程中所产生的地质渗涌水、自然地下水以及在各种生产活动中因必需的洒水降尘或者是消防等行为所产生的煤尘废水。这样一来, 这些矿井水的特性在很大程度上是由具体的煤矿地质环境与其所具备的矿物化学组分来确定的。在对四角地煤矿井的水质进行研究时, 我们选择了正常排水经处理前后的水样进行分析, 其结果详见表1。
通过上表可以看出, 该煤矿矿井水处理前主要是悬浮物、化学需氧量超标。
3.2 矿井水回用途径
矿井水在经过处理后, 既可用于再生产, 也可直接作为生活用水, 其中生产用水主要作用为降尘、消防等, 而生活用水则包括洗浴、冲厕等, 同时经一定精加工后也是能被饮用的。针对以上各种用水其对应的标准如下:
(1) 防尘用的洒水:参考《煤矿工业矿井设计规范》;其中SS不超过150mg/L, 粒径应小于0.3mm, pH6~9, 大肠杆菌应不超过3个/L;
(2) 煤矿洗浴用水:参考《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水体标准;
(3) 中水水质:参考《生活杂用水水质标准》中的相关标准;
(4) 饮用水:参考《生活饮用水卫生标准》中的相关标准。
4 处理工艺
在设计四角地煤矿矿井水相关处理能力时, 根据水量将其定位为800~10003/d的水平, 在经处理后可将其一部分作为生产与生活用水, 其具体处理工艺当中包括了混凝反应、过滤以及消毒等几个关键性环节。
矿井水首先从井下自流进到曝气池进行气浮除油, 接着再进入到斜板沉淀池以初步沉淀, 初步沉淀后被泵入到混凝沉淀设备并添加混凝剂, 通过斜管再次沉淀, 待絮状物沉淀到底部后则可将其去除, 而上清液则流入砂滤池, 砂滤池出水至清水池, 在清水池采用二氧化氯进行彻底消毒杀菌。而砂滤池的反冲洗水则自流到污泥池, 上清液自流进入曝气池, 以提高矿井水资源的利用率。出水若用作生活用水, 则砂滤池出水进入活性炭吸附装置处理后流入清水池用作生活用水。
5 主要处理单元
5.1 预沉池曝气
矿井水中均含有一定量的有机物质, 它们可通过在曝气池接触氧化剂后被有效去除掉。同时, 井下诸如液压支柱等相关设备所产生的少量油类物质, 可通过气浮除油去除, 进而使废水中的油类含量不会超标。
5.2 混凝沉淀
悬浮物为矿井水最主要的污染物质之一, 其去除方法则主要是利用混凝沉淀, 其中混凝剂的主要成分包括了铝盐和铁盐两种, 并采用了管道混合方式进行混合。经充分反应后的废水在流出反应区后变成混凝状, 然后由布水区进到填充有PVC六角蜂窝状材料的斜管, 在经过多层格的浅层沉淀后, 其沉淀效率可被显著提升。
5.3 砂滤净化
被混凝沉淀后的矿井水中还包含有一些粒径较小的悬浮颗粒与胶体, 而在砂滤设备的作用下, 这些颗粒与胶体可被截留于滤料的表面或是内部空隙, 这是一个混凝沉淀装置的后处理过程, 同时也等同为一个活性炭深层吸附处理前的预处理过程。砂滤池是一种无阀的重力式滤池, 滤池的滤料可分为多层, 材料主要为石英砂。另外, 其反冲洗过程是通过虹吸原理来实现的, 因此其操作是比较简单的, 不需要专门的人工管理。
5.4 消毒
本研究所采用的工艺中采用了以盐酸与氯酸钠反应生成二氧化氯的方式进行杀菌消毒, 经检测发现本方法的消毒能力几乎比氯的5倍还高。
6 处理工艺特点
6.1四角地煤矿矿井水的处理工艺及具体参数是通过其自身水质的特点来确定的, 并通过一次提升混凝沉淀以及各后续自流环节的处理后, 可获得更稳定可靠的水质, 且此过程不会因动力设备过多而消耗大量能量。
6.2在本工艺中不仅将混凝沉淀与砂滤技术进行了有机结合, 而且其相关构件多采用了钢结构的组合方式, 在缩小占地面积的同时也能减少功能投资和延长设施使用寿命, 操作工艺简单方便, 不会产生过高的运行成本。
6.3本系统实现了自动加药和反冲的全程监控作业, 这些监控系统包括电控系统、上位监控系统以及仪表检测系统等。
7 设备安装运行调试中的问题
7.1 安装环境
本系统的设备均安装于地面的建筑物内部, 这样可更有利于操作与管理控制, 如果设备位于地下, 则日常观察与检修均存在诸多不便, 同时对相关的配套设施也会有更高的要求, 因此在无特殊要求的情况下, 均安装于地面。
7.2 运行中应注意的问题
多形态的水解聚合物是混凝剂发挥混凝作用的关键, 随着水解进程的推进, 当H+不断产生后势必会导致酸碱度的下降, 当酸碱度下降到一定程度或是投加了较多的混凝剂后, 会对混凝效果造成影响。在这样的情况下, 可投加一定的石灰或重碳酸钠以维持水质保持中性。另外, 水温也是对混凝效果可产生明显影响的因素, 通常情况下, 应将水温控制在5℃以上的范围以保证水解速率。
8 效益分析
8.1 环境效益分析
矿井水在经处理后既可用于降尘消防, 同时也可用作生活杂用, 在很大程度上节约了水资源。经计算发现, 该项目削减的污染物排放量为化学需氧量179.6t/a、悬浮物206.4t/a, 水体总污染量的下降可最终获得更高的环境效益。
8.2 社会效益分析
当矿井水在经处理并应用于生产与生活多个方面之后, 可在很大程度上减少天然地下水的开采量, 进而可更好维持矿区地表地下水的最佳平衡状态, 同时, 矿井水在回收利用后可在很大程度上缓解矿区日益紧张的用水矛盾局面, 进而确保生产正常化, 确保企业的综合效益和更好的社会效益。
8.3 经济效益分析
在应用本技术之前, 该煤矿单位年处理回用矿井水费用122600元, 水处理成本0.61元/m3。经调查, 四角地煤矿年产生矿井水约20万m3。矿井水通过处理后, 每年可收集得污泥约250吨, 污泥可全部作燃料销售。
经济效益计算如下:
经济效益=免抽取地下水费用+污泥销售收入-处理矿井水费用
9结语
矿井水虽然是一种带有较重行业特征的污染性水源, 但如果给予一定科学处理后仍能成为一种比较宝贵的水资源。我们将煤矿矿井水进行一定处理后同时应用到工业与生活, 不仅能较好缓解矿区缺水的困难局面, 而且更是节约地下水资源的理想途径, 经济、环境、社会效益俱佳。四角地煤矿矿井水处理技术经工艺及效益分析, 其处理技术在全县有推广前景。
摘要：本文简单阐述了煤矿矿井水处理回用的必要性与当前的技术现状, 并在此基础上重点介绍了富源县四角地煤矿矿井水处理技术的工艺流程及其特点。
篇7：高效混凝沉淀系列净水技术
关键词：食品废水、水解酸化、混凝沉淀
某食品加工（梅州）有限公司位于梅江区城北镇，从事农副产品深加工，集养殖、加工、销售为一体的外商独资广东省重点农业龙头企业，是广东省农产品加工公共实验室和农业部功能食品重点开放实验室科研基地，同时也是梅州市农业科技创新中心。生产具有客家风味的肉丸、盐焗、腊味、糕点、汤料、海产品、食用菌蔬菜制品等系列产品，年加工能力达2500吨。
1. 工程概况
1.1水质水量
该项目废水主要来源于屠宰、加工清洗所产生的较高浓度的生产废水。废水常常是间歇式排放，水质水量随时间、生产班次有较大的波动废水中，含有大量血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便、尿液、消化液等污染物。其中大部分物质都具有较好的生化性，很适合于进行生物降解。
该厂杀鸡排水量为30m3/d，每月8次，每天生产废水15m3/d，总水量取45m3/d，按运行10小时计算，处理量为4.5m3/h。该厂水质情况见表1。
表1 废水水质浓度参考值（单位：mg/l）
1.2 工艺流程
1.3 设计要点
（1）隔油池（原有）的水在pH调整池1中调节为中性，由潜水排污泵提升入水解酸化池中，经过水解酸化池内的微生物将大分子的有机物分解成易分解的小分子有机物。
（2）水解酸化池出水重力流入接触氧化反应池完成去除有机物的生物处理过程，接触氧化池出水重力流进入二沉池。二沉池的污泥回流至水解酸化池，所产生的剩余污泥则定期送入污泥浓缩池。
（3）好氧处理[2]的供氧采用空气扩散方式，使用橡胶盘式微孔曝气器。由于在微孔曝气器的橡胶盘上有数千个微孔，因此具有很高的氧传质效率，标准氧传质效率可以达到25～30%，是一般穿孔管的4～5倍。因此所选用曝气系统可以明显减少需要的空气量，进而降低系统的能耗和日常运行费用。同时，由于曝气器的盘片采用EPDM橡胶，在非曝气时可以关闭微孔，因此不必担心在不曝气时和系统检修时曝气器堵塞的问题。
（4）物化处理[3]由pH调整池、混凝池、絮凝池、斜管沉淀池等组成，为生物处理系统的后置构筑物。通过物化处理系统将废水中的总磷进行处理。
（5）污泥处理系统由污泥池、污泥脱水系统组成。主要作用是脱除污泥中的部分水分，实现污泥减容的目的。
（6）废水经处理后仍含有动物致病菌，必须对其处理出水进行消毒后方可进行达标排放。本项目用二氧化氯消毒可达到较好的消毒效果。
1.4 主要设备
主要构筑物及主要设备见表2、表3。
表2 主要构筑物
表3 主要设备
2. 系统控制
废水处理站可实现全自动化运行，亦可根据控制需要，实施人工操作。为方便操作，分现场操作箱、控制室操作站。现场操作箱，可于现场直接对设备进行起停。通过中控可以实现任何两条废水处理线中任何一台设备的状态，可直观地监视到现场的各种信息（水位、流量、PH等）。
3. 运行效果
系统经过3个月的运行调试，出水水质达到广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级排放标准。各构筑物出水水质处理情况见表4。
表4 各构筑物出水水质（单位：mg/l）
由表4可知，该系统对食品废水中SS、COD、氨氮和总磷的去除率分别为88%、91%、92%、96.3%。
4. 经济效益
工程主体投资，该项目一次性投资50万元，其中土建费用25万元，设备费用21万元，设计、安装、调试等间接费用4万元。运行费用：1.9元/t（按废水计）。
5. 结论
该废水处理工程耗资较少，有效的解决了小排量食品生产污水处理的难题，降低了处理成本。
对食品生产废水采用生化+物化的处理方法，有效的控制了氨氮和总磷排放，保证了达标排放的持续性，提高了系统运行的稳定性，水质也达到了广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级排放标准。
参考文献：
[1]广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）
[2]毕超，武道吉，曝气生物滤池启动期间污染物去除规律的研究[J]；水科学与工程技术；2010年02期
篇8：高效混凝沉淀系列净水技术
含氟废水的处理方法有多种, 国内外常用的方法大致分为两类, 即沉淀法和吸附法。目前, 对于高浓度含氟工业废水, 一般采用钙盐沉淀法, 即向废水中投加石灰乳, 使氟离子与钙离子生成Ca F2沉淀而除去。但该方法处理后出水难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难。絮凝沉淀法及吸附法主要用于中低浓度含氟废水。对于高浓度的含氟废水, 为保证出水质量, 往往需进行两步处理, 先用石灰进行沉淀, 使氟含量降低到20~30mg·L-1, 继而用吸附剂处理使氟含量降到10mg·L-1以下[1]。
文章结合化学沉淀和絮凝沉淀, 在钙盐沉淀的基础上, 从配合不同铝盐混凝沉淀以及碱的种类等多种因素上考虑, 对福建某化工厂含氟废水进行小试实验, 发现采用Na OH调节废水p H, 以Ca Cl2作为沉淀反应剂并辅助PAC的混凝沉淀作用, 出水氟离子浓度小于4mg·L-1, 达到排放标准, 效果稳定。
1 试验部分
1.1 试剂与仪器
JJ-4六联电动搅拌器, PHS-25型p H计 (上海雷磁厂) , PXS-270型离子活度计 (上海雷磁厂) , E-201-C型p H电极, PF-1型氟电极, 217型双盐桥甘汞电极。
Ca (OH) 2配制成10%乳液, Ca Cl2、PAC、Al2 (SO4) 3配制成10%溶液。Na F (分析纯) 105℃~l10℃烘干2小时后干燥器中保存, 配制成所需的不同浓度的含氟水溶液, 用于标定氟离子电极。试验所用废水为福建某化工厂含氟工业废水, 该化工厂是集萤石开采、加工、氟化物生产销售为一体的氟化工公司, 主要产品有氟化氢、氟化氢铵、氟化铵等氟化盐。
1.2 试验方法
取一定量的含氟废水, 氟离子浓度为975~1094mg·L-1, p H值2.95~3.23, 采用下述方法进行试验:
用Ca (OH) 2调节p H值到中性或碱性, 反应1h, 投加PAC或Al2 (SO4) 3等混凝剂反应10min, 沉淀2h后测定上清液氟离子浓度。
用Na OH调节p H值到中性或碱性, 加入Ca Cl2反应1h, 投加PAC作为混凝剂反应10min, 沉淀2h后测定上清液氟离子浓度。
2 结果及讨论
2.1 钙离子浓度对氟离子去除的影响
石灰沉淀法处理工艺运行成本低, 是目前使用最多的处理方法。通过投加Ca (OH) 2调节废水p H值, 同时钙离子与氟离子形成Ca F2沉淀, 反应1h后, 投加PAC作为混凝剂, 投加浓度为400mg·L-1, 反应10min后沉淀2h, 测定上清液氟离子浓度, 实验结果如下表所示:
氟离子与钙离子之间的静电引力强, 晶格能高, 氟化钙的溶解度小。其溶度积为Ksp=4×10-11 (25℃) 。
2F-+Ca2+一Ca F2↓
从反应方程式来看钙离子浓度越大, 溶液中的氟离子浓度越小。试验结果与理论分析相一致, 随着钙离子浓度的增加, 废水中的氟离子浓度下降。但投加石灰乳时, 即使其用量使废水p H达到12, 也只能使废水中氟离子浓度下降到15mg/L左右, 且水中悬浮物含量很高[2]。
2.2 不同混凝剂对氟离子浓度的影响
单独采用Ca (OH) 2作为化学沉淀剂时, 生成的Ca F2颗粒细小, 难于沉淀, 考虑投加混凝沉淀剂协助Ca F2的沉淀。氟离子废水的絮凝沉淀法常用的絮凝剂为铝盐。铝盐投加到水中后, 利用Al3+与F-的络合以及铝盐水解中间产物和最后生成的Al (OH) 3 (am) 矾花对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。本试验中先在废水中投加Ca (OH) 2作为化学沉淀剂, 反应1h后, 投加PAC和Al2 (SO4) 3作为混凝剂, 投加浓度为400mg·L-1, 反应10min后沉淀2h, 测定上清液氟离子浓度, 实验结果如下:
由表2可见, Al2 (SO4) 3作为混凝剂, 即使在Ca2+投加量较少的条件下, 对氟离子的去除效果也优于PAC。有研究表明, 在PAC对氟离子的絮凝沉淀过程中, 离子吸附是一项重要的作用方式, 当水中SO42-, Cl-等阴离子的浓度较高时, 由于存在竞争, 会使絮凝过程中形成的Al (OH) 3 (am) 矾花对氟离子的吸附容量显著减少[3]。此外, F-能与Al3+等形成从Al F2+, Al F2+, Al F3到Al F63-共6种络合物, 这些铝氟络合离子在絮凝过程中会形成铝氟络合物 (Al Fx (OH) (3-x) 和Na (x-3) Al Fx) 或夹杂在新形成的Al (OH) 3 (am) 絮体中沉降下来。
在此基础上, 考察了Al2 (SO4) 3投加浓度对氟离子去除效果的影响, 实验结果如图1所示。
本试验中, 增大Al2 (SO4) 3的投加量, 出水中氟离子浓度降低。当Al2 (SO4) 3投加浓度达到400mg·L-1时, 出水氟离子浓度达到11.4mg·L-1, 高于表2中相对应数据。铝盐絮凝沉淀法氟离子去除效果受搅拌条件、沉降时间等操作因素及水中SO42-, Cl-等阴离子的影响较大, 出水水质不够稳定。
2.3 以Na OH调节p H值Ca Cl2作为化学沉淀剂对氟离子的影响废水使用25%Na OH调节p H值至中性或碱性, 加入Ca Cl2 (2240mg·L-1) 反应1小时后, 投加PAC作为混凝剂, 投加浓度为400mg·L-1, 反应10min后沉淀2h, 测定上清液氟离子浓度, 实验结果如表3所示:
以Ca Cl2作为化学沉淀剂, 出水中氟离子浓度小于4mg·L-1, 远小于排放标准中要求的10mg·L-1, 也小于氟化钙的溶解度8.9mg·L-1, 且效果稳定。这是因为当水中含有氯化钙、硫酸钙等可溶性的钙盐时, 由于同离子效应而降低氟化钙的溶解度, 使出水中氟离子浓度大大降低。
3 小结及结论
通过对福建某化工厂含氟废水的小试试验, 得出以下结论:
3.1 随着钙离子浓度的增加, 废水中的氟离子浓度下降。
3.2 以Ca (OH) 2作为化学沉淀剂时, 投加Al2 (SO4) 3作为混凝剂比投加PAC作为混凝剂对氟离子的去除效果更好。随着Al2 (SO4) 3投加量的增大, 氟离子去除效率增高。但是铝盐对废水中氟离子的去除作用不稳定。
3.3 用Na OH调节废水p H值, 以Ca Cl2作为沉淀反应剂并辅助PAC的混凝沉淀作用, 出水氟离子浓度小于4mg·L-1, 达到排放标准, 效果稳定。
在工程实践中, Ca (OH) 2难溶于水, 多以乳化液形式投加。由于出水氟离子浓度随着钙离子浓度增大而降低, 以Ca (OH) 2作为钙盐, 要保证出水效果, 要求Ca (OH) 2投加量大, 由于生产的Ca F2沉淀包裹在Ca (OH) 2颗粒的表面, 使之不能被充分利用, 因而用量进一步增大, 出水p H值要回调。此外, Ca (OH) 2乳化液投加过程中, 溶药过程操作难度大, 管道容易堵塞, 维修频繁。采用Na OH调节废水p H值, 以Ca Cl2作为钙盐, 其溶解度大, 溶解投加均方便, 操作方便, 设备投资小, 耗电少。同时, Ca Cl2产生的同离子效应有效降低出水氟离子浓度, 稳定出水效果。
摘要：通过对某化工厂排放的酸性高浓度含氟废水进行多种方法处理的试验, 最终确定采用NaOH中和、氯化钙化学沉淀, PAC二级絮凝沉淀进行处理, 出水中的氟浓度可以小于4mg·L-1可以达到国家规定的一级排放标准。
关键词：氟,化工废水,钙盐沉淀,混凝沉淀
参考文献
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