强化混凝技术及新型高效混凝剂

发布时间: 2009-03-26 00:00:00   编辑:sbf胜博发手机版官网编辑   来源: sbf胜博发手机版官网原创   浏览次数:

   

  在市政污水和工业废水处理中,混凝技术是最为广泛应用的技术之一,尤其在对污水中悬浮物和总磷的控制上发挥着重要作用。近年来随着新 型高效混凝剂的不断问世,更加经济高效的强化混凝技术出现并开始逐步应用于实际工程。

一、 强化混凝先容

  强化混凝,又有化学强化一级处理、强化絮凝等多种提法,是在常规混凝的基础上,基于新型混凝剂的开发而发展起来的一种水处理工艺,能有效去除污染水体中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类等污染物质。对于强化混凝技术的概念,目前还没有形成权威的说明,一般认为,强化混凝技术是对常规混凝中药剂、混合、凝聚和絮凝任一环节或多环节的强化和优化,从而进一步提高对水中污染物,包括低分子溶解性污染物的净化效果。

  强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别,主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附-架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等。向污染水体投入混凝剂后,一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用,胶体扩散层被压缩,ξ电位降低,胶体脱稳;另一方面通过吸附-架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀,最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化,它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用,又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果,从而可以提高污染物的去除率。当然,要取得良好的混凝效果还和许多因素有关,其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件,使混凝剂在最佳条件下起作用,才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。

二、 新型混凝剂现状与发展方向

  新型混凝剂是强化混凝技术的关键环节之一,强化混凝技术的迅速发展和推广,很大程度上得益于新型高效混凝剂的不断研发面世。

2.1 无机高分子混凝剂

  无机高分子混凝剂(Inorganic Polymer Flocculant,IPF)以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点,越来越受到人们的重视,逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂,被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列,如PAC、PAFC等,但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世,并显现出不凡的混凝效果,如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此,无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能的发展趋势,但品种繁多,产品质量不够稳定。因此,优化混凝剂的制备工艺,改进产品的性能和稳定性,同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方,并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术以进一步提高混凝效果,是今后的应用发展方向。

2.2 有机高分子絮凝剂

  有机高分子絮凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥起作用,它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸,絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3-5倍,所以在强化混凝中得到广泛应用。

  有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大,分子链官能团多的结构特点,在市场上占绝对优势,其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛,但由于其残留单体具有毒性,限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛,价格低廉,无毒,易于生物降解等特点,显现了良好的应用前景,但由于其电荷密度小,分子量较低,且易发生生物反应而失去絮凝活性,使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点,特别受到关注。其中,淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目。因此,研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂成为今后的发展方向。

2.3 其他混凝剂

        除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外,微生物絮凝剂(Microbial Flocculants,MBF)近年来受到研究者极大关注。微生物絮凝剂是利用生物技术,从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理絮凝剂,它可以克服无机高分子混凝剂和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷,易于生物降解,无二次污染。目前,微生物絮凝剂已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域,取得了良好的絮凝效果。专家指出,随着生物技术的飞速发展,人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如,未来可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效微生物絮凝剂,这样可大大降低絮凝剂的投加量,从而降低处理成本。

  另外,近年来矿物类混凝剂也有一定的发展,粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道,一种粉煤灰混凝剂,其混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂,可用于各种工业废水的处理。

2.4 混凝剂的改性和复配

  混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能,提高混凝效果。研究表明,使用两种或两种以上混凝剂复配处理污水,处理效果要优于单一混凝剂的使用,有机和无机混凝剂相配合更为有效。对上海某污水处理厂二期工程污水强化混凝处理的试验研究证实,聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。

三、 结语

  强化混凝技术近年来得到了迅速的发展,其中在高效混凝剂的研究和应用上都取得了较大的进步。下一步,在加强强化混凝机理研究和动力学研究的同时,仍应继续研制高效混凝剂和混凝设备,提高混凝效果,降低生产成本。

   

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