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聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在炭灰废水中的应用

来源:北京北科 时间:2010-09-07 点击次数:

   PAC(聚合氯化铝)为无机高分子聚合物,外观呈黄色颗粒或浅黄色粉状固体,无毒、无味,具有除臭、脱色、除浊、杀菌等功效,有较强的架桥吸附性能,易溶于水,水解过程中伴随有电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程,有腐蚀性。PAM(聚丙烯酰胺)俗称絮凝剂或凝聚剂,固体产品外观为白色或略带黄色粉末,液态为无色黏稠胶体状,易溶于水,聚丙烯酰胺分子中具有阳性基团酰胺基(-CONH2),能与分散于溶液中的悬浮粒子吸附和架桥,有着极强的絮凝作用。这两种药剂可以单独使用,但效果要比混合使用差些,本文根据某工段的水质情况通过实验室试验和工序试验的对比试验,找出最佳的投加量,使现场达到最佳的处理效果。
    2·实验室试验
    (1)废水来源。本试验废水来源于某工段除尘系统的除尘水,废水成分主要是炭灰以及吸附的一些含硫物质等。
    (2)试验器材。包括5个500ml的烧杯,pH计,COD测定仪器,浊度测定仪器。
    (3)试验药品。聚丙烯酰胺(pAM)、聚合氯化铝(PAC)、苛性钠(NaOH)溶液、稀盐酸溶液。
    (4)试验方法。在5个烧杯中,加入500ml水样,用苛性钠溶液或稀盐酸溶液调节pH值,再分别加入一定量的PAC、PAM,搅拌一段时间后,静置沉淀,取上层清液分析COD、浊度和pH。
    (5)试验结果及讨论
    ①PAC的投加量。絮凝剂的用量是否合理直接关系到沉淀是否彻底、处理是否更有效及生产成本是否更低,因此需要对此进行实验以准确确定其用量。实验所用废水的COD为124mg/L,浊度NTU为26.7,pH为4.7,根据实验方法,在实验过程中固定PAM的加入量为2mg/L,pH值为7.0,仅改变絮凝剂PAC的用量。考察絮凝剂PAC用量对COD、浊度以及pH的影响。试验可以观察到,当PAC投加量在5mg时,悬浮物不能有效沉淀,从而测出的COD偏高,在投加量为10mg时,COD最低,随着投加量的增加,COD有明显的上升趋势。试验得出的数据表明,PAC的投加量在5-25mg之间都可以使废水变清。由于PAC呈弱酸性,随着投加量的增加,pH有一个明显的回落,这与工艺上的现象一致。从试验可知,PAC最佳投加量为10mg,即20ppm。②PAM投加量。按试验方法,固定PAC的用量(根据试验1得出,最佳投加量在10mg),废水的PH为7.0,仅改变PAM的用量,考察絮凝剂PAM对COD、浊度以及pH的影响。
    试验可以观察到,随着PAM投加量的增加,上清液中颗粒明显减少,沉淀时间明显缩短,当PAM投加量为10mg时,废水的沉淀速度最快,絮状物沉淀也最大,投加量为2mg时,絮状物沉淀不凝聚,沉淀速度慢,因此浊度比其他几组都高。从试验可以得出PAM最佳投加量为6mg,即12ppm。③pH的影响。按试验方法,固定PAC和PAM的用量,用苛性钠溶液或稀硫酸调节pH值,观察对COD的影响。可以看出,在PH在6和8时,COD最低,浊度在pH为5-8之间都呈现出下降的趋势,pH大于9时,开始上升。可以确定,在PAC和PAM投加量相对固定的前提下,最佳的操作条件在6和8之间。
    3·某工段现场试
    (1)现状。工艺操作上每天投加量不很固定,主要根据四个(1#/2#/3#/4#)澄清池的状况来调整,现以循环量Q=290m3/h,一天循环量为6960m3/d,每天的投加量为:PAC:300kG,PAM:24kG。
    (2)试验部分。工艺试验是通过降低药剂投加量,分阶段进行试验观察,寻找一个适合工序运转的投加量(见表1)。
    通过观察,在第一步中现场观察到除澄清池2#浑浊外其余都清。第二步中现场观察到4个澄清池全清。第三步现场观察到除澄清池2#浑浊外其余都清,试验期间工艺安排澄清池1#和4#排污,全部上液后,4个澄清池全清。第四步观察的时间最长,期间澄清池2#和3#都有浑浊的时候,不过都能保持三个澄清池是清的。PAC投加量为160kG/d,PAM为9.6kG/d时能满足工艺要求,取澄清池出口的水分析:COD为106mg/l,浊度NTU为4.0,pH为5.0,符合废水排放的标准。

     


    (3)讨论。由于试验室静止的烧杯试验不能完成等同于现场工艺的试验,现场试验得出的数据与试验室得出的数据有区别。工艺试验中,药剂分配不均和药剂管道的堵塞都可能导致澄清池浑浊。在实验过程中,澄清池1#和3#的PAC管道堵塞,清理后,澄清池立即开始矾花,而后逐渐变清。在试验过程中,澄清池2#浑浊出现的次数最多,主要是由于其距离药剂泵出口最远引起的。
    工艺试验做到了P A C每天投加量为160KG,PAM投加量每天为9.6KG,比原先每天PAC 300KG,PAM 24KG的投加量已经下降了近50%,达到了节能降耗的要求。
    4·总结与建议
    PAC的投加量过多,会直接导致处理成本的升高,PAC加多了会使水中矾花不密实,很松散,不易沉淀,而且出水的悬浮物偏高,另外,多加的PAC还会与PAM反应生成白色絮状物沉淀,水质发白。因此平常多注意观察水质,有助于判断PAC是否过量。
    为了使四个澄清池的加药均匀,建议将PAC的入口管设在四个澄清池的总入口管上,PAM也设在总管上,但与PAC需有段距离,可以让PAC与废水充分混合,反应完全。
    从现场试验可以看出,PAM的浓度在1~2ppm之间就足够了,这点跟试验室做出的结果有较大的差异。
    澄清池必须不定时排污,当发现澄清池水质变黑或者悬浮物增多的情况下(反冲除外),必须安排进行有效的排污,污泥必须排干净,因为沉积在澄清池底部的污泥可能会粘附PAC和PAM,使水的处理效果变差。