絮凝剂、混凝剂和调理剂分别是什么?这三者之间有什么关系?

1. 什么是絮凝剂、混凝剂和调理剂?

根据污泥压滤处理中的不同用途,这些药剂可分为以下几类:

絮凝剂:有时也称为混凝剂,可用作强化固液分离的手段,用于初级沉淀池、二级沉淀池、浮选池和三级处理或高级处理工艺。

助凝剂:辅助絮凝剂起到增强凝固效果的作用。

调理剂:又称脱水剂,用于在脱水前对剩余污泥进行调理,其种类包括上述一些絮凝剂和混凝剂。

2. 絮凝剂

絮凝剂是一类能够降低或消除水中分散颗粒的沉淀稳定性和聚合稳定性,并使分散颗粒团聚絮凝成聚集体以便去除的物质。

根据化学成分,絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。

无机絮凝剂

传统的无机絮凝剂是低分子铝盐和铁盐。铝盐主要包括硫酸铝(AL2(SO4)3∙18H2O)、明矾(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O)、铝酸钠(NaAlO3);铁盐主要包括氯化铁(FeCl3∙6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4∙6H2O)和硫酸铁(Fe2(SO4)3∙2H2O)。

一般来说,无机絮凝剂具有原料易得、制备简单、价格低廉、处理效果中等等特点,因此在水处理中得到广泛应用。

无机聚合物絮凝剂

Al(III)和Fe(III)的羟基和氧基聚合物将进一步结合形成聚集体,这些聚集体在特定条件下保持在水溶液中,其粒径将在纳米范围内。这是高剂量下的结果。

比较它们的反应和聚合速率,铝聚合物的反应较为温和,形状也更为稳定,而铁的水解聚合物反应迅速,容易失去稳定性并发生沉淀。

无机聚合物絮凝剂的优势在于其效率高于硫酸铝、氯化铁等传统絮凝剂,且价格低于有机聚合物絮凝剂。目前,聚合氯化铝已成功应用于供水、工业废水和城市污水等多种处理工艺,包括预处理、中间处理和深度处理,并逐渐成为主流絮凝剂。然而,就其形态、聚合度和相应的混凝-絮凝效果而言,无机聚合物絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂和有机聚合物絮凝剂之间的位置。

聚合氯化铝PAC

聚合氯化铝(PAC),化学式为ALn(OH)mCL3n-m,是一种多价电解质,能显著降低水中黏土类杂质(多负电荷)的胶体电荷。由于其相对分子质量大、吸附能力强,形成的絮体更大,絮凝和沉淀性能优于其他絮凝剂。

聚合氯化铝(PAC)聚合度高,加入后快速搅拌可显著缩短絮凝时间。PAC受水温影响较小,在低温水温下也能有效发挥作用。它对水体pH值的降低作用较小,适用pH范围较宽(pH=5~9),因此无需添加碱性剂。PAC用量少,产生的泥浆量也少,使用、管理和操作更加便捷,且对设备和管道的腐蚀性也较小。因此,PAC在水处理领域有逐渐取代硫酸铝的趋势,其缺点是价格高于传统絮凝剂。

此外,从溶液化学的角度来看,PAC聚合氯化铝是铝盐水解-聚合-沉淀反应过程中的动力学中间产物,热力学不稳定。一般来说,液态PAC产品应短期使用(固态产品性能稳定,可长期储存)。添加一些无机盐(如CaCl₂、MnCl₂等)或大分子(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)可以提高PAC的稳定性,并增强其内聚能力。

在生产工艺方面,在PAC的生产过程中引入一种或多种不同的阴离子(如SO42-、PO43-等),通过聚合作用可以在一定程度上改变聚合物的结构和形态分布,从而提高PAC的稳定性和功效;如果在PAC的生产过程中引入其他阳离子组分,如Fe3+,使Al3+和Fe3+交错水解聚合,则可以得到复合絮凝剂聚合铝铁。

有机聚合物絮凝剂

合成有机聚合物絮凝剂大多是聚丙烯和聚乙烯类物质,例如聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺。这些絮凝剂均为水溶性线性大分子,每个大分子由许多含有带电基团的重复单元组成,因此也称为聚电解质。含有正电荷基团的称为阳离子聚电解质,含有负电荷基团的称为阴离子聚电解质,而既不含正电荷基团也不含负电荷基团的称为非离子聚电解质。

目前应用最广泛的聚合物絮凝剂是阴离子型絮凝剂,它们只能起到辅助水中带负电荷的胶体杂质絮凝的作用。通常不能单独使用,需要与铝盐和铁盐等物质配合使用。阳离子型絮凝剂可以同时起到絮凝和混凝的作用,可以单独使用,因此发展迅速。

目前,我国广泛使用聚丙烯酰胺类非离子聚合物絮凝剂,常与铁盐、铝盐等配合使用。铁盐、铝盐对胶体颗粒的电荷中和作用,以及聚合物絮凝剂优异的絮凝性能,共同作用,可获得良好的处理效果。聚丙烯酰胺具有用量少、絮凝速度快、絮体大而坚韧等特点。目前我国生产的合成有机聚合物絮凝剂中,80%为聚丙烯酰胺类产品。

聚丙烯酰胺絮凝剂

聚丙烯酰胺(PAM)、聚电解质、阳离子聚电解质粉末、阳离子聚电解质、阳离子聚合物、阳离子聚丙烯酰胺是应用最广泛的合成有机聚合物絮凝剂、聚电解质,有时也用作混凝剂。聚丙烯酰胺的生产原料是聚丙烯腈(CH₂=CHCN)。在一定条件下,丙烯腈水解生成丙烯酰胺,丙烯酰胺再经悬浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是一种水溶性树脂,产品为颗粒状固体和具有一定浓度的粘稠水溶液。

聚丙烯酰胺在水中的实际存在形式是无规线团。由于无规线团具有一定的粒径,且其表面含有酰胺基团,因此可以发挥相应的桥接和吸附作用,即具有一定的絮凝能力。

然而,由于聚丙烯酰胺长链卷曲成线圈状,其桥接范围较小。两个酰胺基团连接后,相当于相互作用相互抵消,损失了两个吸附位点。此外,部分酰胺基团被包裹在线圈结构内部,无法接触和吸附水中的杂质颗粒,因此其吸附能力无法充分发挥。

为了再次分离连接的酰胺基团,并将隐藏的酰胺基团暴露于外部,人们尝试适当地延长无规线团,甚至尝试在长分子链上添加一些带阳离子或阴离子的基团,同时提高吸附和桥接能力以及电中和和压缩双电层的效果。通过这种方法,在聚丙烯酰胺(PAM)的基础上衍生出一系列具有不同性能的聚丙烯酰胺絮凝剂或混凝剂。

3.凝血剂

在废水混凝处理中,有时单一絮凝剂无法达到良好的混凝效果,通常需要添加一些助剂来提高混凝效果。这些助剂称为混凝剂。常用的混凝剂有氯、石灰、活性硅酸、骨胶、海藻酸钠、活性炭和各种黏土。

有些混凝剂本身并不参与混凝过程,而是通过调节和改善混凝条件,辅助絮凝剂发挥混凝作用。有些混凝剂参与絮体的形成,改善絮体的结构,能够使无机絮凝剂产生的细小松散的絮体转变为粗大紧密的絮体。

4. 护发素

污泥调理剂,又称脱水剂,可分为两类:无机调理剂和有机调理剂。无机调理剂一般适用于污泥的真空过滤和板框过滤,而有机调理剂适用于污泥的离心脱水和带式过滤器脱水。

5.两者之间的关系絮凝剂、混凝剂和调理剂

脱水剂是在污泥脱水之前添加的试剂,也就是污泥的调理剂,因此脱水剂和调理剂的含义相同。脱水剂或调理剂的用量通常按污泥干固体重量的百分比计算。

絮凝剂用于去除污水中的悬浮固体,是水处理领域的重要试剂。絮凝剂的用量通常以添加到待处理水体中的量来表示。

脱水剂(调理剂)、絮凝剂和混凝助剂的用量可以称为剂量。同一种药剂既可以用作污水处理中的絮凝剂,也可以用作剩余污泥处理中的调理剂或脱水剂。

在水处理领域,当混凝剂用作絮凝剂时,通常被称为混凝剂。但在处理剩余污泥时,同样的混凝剂通常不被称为混凝剂,而是统称为水质调节剂或脱水剂。

使用时絮凝剂由于水中悬浮固体的含量有限,为了使絮凝剂与悬浮颗粒充分接触,混合和反应设施需要配备足够的时间。例如,混合需要几十秒到几分钟,反应则需要15到30分钟。而污泥脱水时,从向进入脱水机的污泥中加入调理剂到反应开始,通常只有几十秒的时间,也就是说,只有相当于絮凝剂的混合过程,没有反应时间。经验也表明,调理效果会随着停留时间的延长而增强,但会随着时间的延长而减弱。

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摘自 Bjx.com

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发布时间:2022年7月9日