混凝和絮凝

许多物质在废水的体型,从几个埃可溶性固体悬浮材料几百微米。考虑一个力平衡在粘土颗粒的直径1微米;没有静电的力量终端沉降速度4这个粒子的水大约是打败cm / s基于以下表达方程(3.6):

d2g (Ps pf)

18 ju (ps - pf)之间的密度差粒子和流体(水),和^的粘度是流体(水)。这对于任何实际显然太低了沉积过程。去除这些物质的大部分废水沉淀或过滤,较小的颗粒需要聚合为大,更容易会沉淀的或滤过性的粒子。这个过程形成聚集的小par-ticulates称为凝固。许多unsettleable小颗粒胶体,在适宜的条件下可以稳定存在于水。凝固的目的是破坏胶体分散系的废水通过使用化学/聚合物代理或水动力的力量。胶体颗粒的聚集可以可视化作为一个两步的过程:粒子接触/碰撞由水动力带大部队和粒子不稳定,允许附件相撞时的粒子。

有两个术语描述胶体粒子的聚合:混凝和絮凝。根据行业使用单元操作,他们可能意味着不同的东西或者他们是同义的。在环境工程,尤其是一个废水处理领域,floc-culation专门指不稳定的胶体粒子聚集形成的胶体添加水溶性聚合物(高分子桥);凝固是由不稳定的胶体通过压缩双电层的粒子。然而,本文不是普遍共享。一些专家指添加化学物质的初始步骤(凝结剂或絮凝剂)强烈的废水搅拌釜作为稳定的凝固和随后的缓慢搅拌胶态悬浮在另一个罐,促进絮凝絮状物的增长。

最初的传统实践快速混合搅拌缓慢紧随其后coagulation-flocculation打算最大化的程度形成胶体的总量;这并不总是可取的结果。的缓慢搅拌絮凝产生的许多大型的后期,蓬松的棉絮间隙水高;尽管这些大絮体是会沉淀的,他们可能严重应变的脱水污泥的操作,最终导致大量的污泥运往垃圾填埋场(刘,1995)。格拉斯哥和刘(1995)提出了一个方案,coagula-tion-flocculation涉及缓慢搅拌穿插的短脉冲高度密集的混合絮凝器以产生絮体更紧凑的结构。

许多食品废水含有大量的有机物质,如蛋白质的胶体性质;他们倾向于被起诉,电离的结果或其组分中羧基和氨基基团的氨基酸,因此稳定的流。其他有机物质,也在一些废水,可能含有油脂、石油和成为指控由于吸附阴离子,如羟基离子。这些带电胶体不稳定的胶态悬浮体包含需要克服的泽塔(£)势胶体分散以形成聚合物。电动电势是指离子的积累所产生的静电势在胶粒的表面被组织成一个电子组成的双层固定尾层和扩散层。吹嘘的电动电势的有效性作为一个过程参数在真实场景中的问题因为它随悬架的组成并不是可重复的。

不稳定的胶体可以通过添加化学药剂,包括带电或非离子水溶性聚合物。根据代理的条件和代理的特点,使用不稳定的胶体水可能是通过一个或多个四个截然不同的方法:(1)压缩双电层的扩散层,(2)吸附的代理产生电荷中和,(3)包络的胶体沉淀,和(4)吸附聚合物代理允许颗粒间的桥接。双电层的动态粒子和水之间的电荷平衡,导致零净电荷胶体分散系(颗粒+水)。双层由带电粒子和抗衡离子在水中颗粒上的指控所吸引。粒子是由附近的抗衡离子的浓度不仅颗粒上的指控,还由于浓度梯度扩散力。结果是一个附近的抗衡离子浓度分布带电粒子浓度最高的抗衡离子附近的粒子表面,与粒子表面的距离增加逐渐降低。抗衡离子的浓度较低时,双电层扩展(因为需要大量的扩散层为了保持电中性胶态分散体)。不稳定的胶体分散系通过添加抗衡离子的化学制剂是通过减少扩散层的体积需要为了保持电中性的胶态分散体。双电层的压缩提高聚合碰撞粒子间的可能性,因为引力(范德华力)短途部队和操作只在粒子之间碰撞或接近了。

吸附粒子的抗衡离子中和表面的电荷胶体中消除静电斥力使聚合成为可能。

包络胶体的废水主要是归因于降水的不溶性铁(OH) 3或Al (OH) 3时常见的凝聚剂,FeCl3或三氯化铝,在碱性条件下被添加到废水。

当水溶性聚合物用于不稳定的胶体分散系,不稳定的机制不是最有效的电荷中和,因为高分子凝聚剂的阴离子polymers-even大多数是带负电荷的胶体。衔接理论规定,聚合物链的化学组债券胶体微粒形成particle-polymer-particle聚集的网站(因此得名“桥接在引用机制)。许多常见的聚合物用于污水处理分为poly-electrolytes因为它们包含得团体如羧基、氨基、磺酸组;聚合电解质可以是积极的,消极的或ampholytic(正面和负面组),这可以从酸性和基本的乙烯基单体,准备从sulfobetaine单体,从离子对co-monomers,或从带电阴离子和阳离子单体混合不同比例。

絮凝并不局限于胶体不稳定化学混凝剂和聚合物。聚合的微生物在生物污水处理厂中很常见。很明显,自然聚合物由微生物分泌或暴露在表面的微生物细胞使bioflocculation负责。这些天然聚合物还负责有机废水中胶体不稳定。它已经表明,合成聚合物也可以破坏微生物悬浮导致其聚合。

最佳混凝剂的类型和用量的选择之后才可以明智的实验废水样品。许多物质可以作为凝结剂。食品废水含有高蛋白质的物质,有时需要调整pH值通过添加酸或碱。富含蛋白质的废水,可以开始凝结的蛋白质变性。变性是一个变化的过程下的蛋白质结构构象热或剪切或化学。变性的缺点作为一种蛋白质凝固的高成本与能源需求;便宜使用化学药剂作为凝结剂。如果从coagulation-flocculation治疗恢复污泥用于动物饲料,化学药剂的毒性凝聚剂是一个非常重要的问题。

因为废水成分的复杂性和操作政策,没有单一的一套操作条件将符合治疗标准的食品农业废水。因此有必要评估凝聚剂、pH值、混凝剂用量,和操作程序使用一个实验室测试,模拟的操作全面coagulation-flocculation称为jar测试。一罐测试实验室是一个脚本测试进行一系列的烧杯和一罐搅拌器试验装置(图3.9)。Jar测试被用于评估不同的有效性凝聚剂和絮凝剂为水处理在不同的运行条件。程序和评估过程适应疏浚材料。然而,执行jar测试和解释结果确定设计参数并不是简单的任务,因为有许多的变量会影响测试。只可以协助申请以下经验jar测试程序到一个特定的项目。

Jar测试中使用这些程序提供信息

图3.9。jar试验装置的原理图。

最有效的促凝剂,最佳剂量、最佳进料浓度、用量对去除效率的影响,悬浮浓度对去除效率的影响,混合条件的影响,沉降时间的影响:

1。jar试验装置集装箱填充样品废水从股票暂停(实际样品或合成一个成分类似于废水)的已知浊度、颜色、碱度,博士计算所需的碱度与铝的最大剂量反应或硫酸铁。如果有必要,增加天然碱度0.1 N的增加Na2CO3这样碱度将至少0.5毫克当量/ l (25 mg / l为碳酸钙。一个容器将被用作控制而其他容器可以调整根据什么条件下被测试。例如,凝结剂的用量、pH值、沉降时间的容器可以进行调整,以确定最优条件。

2。如果这是一个测试现有的凝固絮凝过程,过程应该反映特定工厂的实际情况而言,快速搅拌转速和时间,缓慢搅拌转速和时间,最后沉淀时间。如果没有,选择一组合适的搅拌速度快速和慢速搅拌,混合时间、沉降时间和絮体完全解决;添加化学物质(或硫酸铁铝)每个烧杯附近涡在高转一会儿,按照实际或提出了操作条件。接下来,看看烧杯和确定哪些人最好的结果(如果有的话)。一个暂停用药不足将导致样品看起来浑浊的很少或根本没有絮状物。一个暂停吃得太多会导致蓬松的棉絮发生,也不会解决。适当剂量的烧杯混凝剂会有絮状物,定居,和上面的水将明确决定通过视觉或浊度计。如果没有一个烧杯似乎有很好的结果,过程应该重新使用不同的剂量,直到确定正确的剂量。

jar遵循传统的经验描述测试过程实验设计中变量是探索的一个因素,保持其他因素不变。这并不总是有效的或实际的,因为传统的方法确定最优条件可能不是真正的最佳如果因素之间的相互作用。变量如pH值、混合和搅拌速度可能是重要的因素,应该包括在实验设计;一个阶乘设计方法可能产生更好的测试结果。

继续阅读:过滤过程

这篇文章有用吗?

0 0