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聚合氯化鋁,俗稱凈水劑,或者混凝劑,又名聚氯化鋁 ,簡稱聚鋁,英文名字PAC。和鹼式聚合氯化鋁,噴霧乾燥聚合氯化鋁同屬於相關類凈水藥劑。

1用途

混凝劑主要用於生活飲用水的凈化和工業廢水,特殊水質的處理(如含油污水,印染造紙污水、冶鍊污水,含放射性特質,含Pb,Cr等毒性重金屬和含F污水等)。此外在精密鑄造、石油鑽探、製革、冶金造紙等方面也有廣泛用途。
混凝劑就是在水處理過程中可以將水中的膠體微粒子相互粘結和聚集在一起的物質,通常混凝劑分為有機混凝劑和無機混凝劑兩大類。混凝的過程就是在水處理的過程中加入藥劑,使雜質產生凝聚、絮凝的過程。
混凝劑主要用於生活飲用水的凈化和工業廢水,特殊水質的處理(如含油污水,印染造紙污水、冶鍊污水,含放射性特質,含Pb,Cr等毒性重金屬和含F污水等)。此外在精密鑄造、石油鑽探、製革、冶金造紙等方面也有廣泛用途。
給水處理:
以地面水為水源時,去除濁度和細菌。經混凝沉澱后一般濁度小於10 度。
廢水處理
工業廢水:用於處理一些特殊的廢水,脫色、去除懸浮物等
印染廢水處理:適用於含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。混凝劑的選擇與染料種類有關,需做混凝試驗。可以單獨用無機混凝劑,也可和有機高分子絮凝劑聯用。
採用PAC 混凝劑,投加量為140mg/L 時,TOC 去除率為68%。
含油廢水處理:乳化油顆粒小、表面帶電荷,加混凝劑,壓縮雙電層。
通常採用混凝氣浮工藝。
混凝劑作為水處理藥劑的具體用途:
1、不需加其它助劑,絮凝體形成快而粗大,活性高,沉性高,沉澱快。因而對高濁度水的凈化效果特別明顯。
2、適應PH值範圍寬,降低原水中PH值小,因而對管道設備無腐蝕作用。
3、脫色、去污力強。凈水效果是AL2(SO4)3的4-6倍,ALCL3的3-5倍。用量小,效力大;成本低,效益高。

2選用原則

混凝劑種類繁多,如何根據水處理廠工藝條件、原水水質情況和處理后水質目標選用合適的混凝藥劑,是十分重要的。混凝劑品種的選擇應遵循以下一般原則:
(1)混凝效果好。在特定的原水水質、處理后水質要求和特定的處理工藝條件下,可以獲得滿意的混凝效果。
(2)無毒害作用。當用於處理生活飲用水時,所選用混凝劑不得含有對人體健康有害的成分;當用於工業生產時,所選用混凝藥劑不得含有對生產有害的成分。
(3)貨源充足。應對所選用的混凝劑貨源和生產廠家進行調研考察,了解貨源是否充足、是否能長期穩定供貨、產品質量如何等。
(4)成本低。當有多種混凝藥劑品種可供選時,應綜合考慮藥劑價格、運輸成本與投加量等,進行經濟比較分析,在保證處理后水質前提下儘可能降低使用成本。
(5)新型藥劑的衛生許可。對於未推廣應用的新型藥劑品種,贏取當地衛生部門的許可。
(6)借鑒已有經驗。查閱相關文獻並考察具有相同或類似水質的水處理廠,借鑒其運行經驗,為選擇混凝劑提供參考。
對於各種混凝藥劑混凝效果的比較及混凝劑投加量優化,混凝試驗是最有效的方法之一。

3投加方式

藥劑的投加採用重力投加和壓力投加,無論哪種投加方式,由溶解池到溶液池,到藥液投加點,均應設置藥液提升設備,常用的藥液提升設備是計量泵和水射器。
1.重力投加
利用重力將藥劑投加在水泵吸水管內或者吸水井的吸水喇叭口處,利用水泵葉輪混合。
2.壓力投加
利用水泵或者水射器將藥劑投加到原水管中,適用於將藥劑投加到壓力水管中,或者需要投加到標高較高、距離較遠的凈水構築物內。
3.水泵投加
水泵投加是在溶液池中提升藥液到壓力管中,有直接採用計量泵和採用耐酸泵配以轉子流量計兩種投加方式。
4.水射器投加
水射器投加是利用高壓水(壓力>0.25MP)通過噴嘴和喉管時的負壓抽吸作用,吸入藥液到壓力水管中。水射器投加應有計量設備,一般水廠的給水管都有較高壓力,故使用方便。

4應用

混凝劑在污水處理中的應用:顆粒中較大的粗粒懸浮物可以利用自然沉澱去除,但是更微小的懸浮物,甚至是某些有害的化學離子,特別是膠體粒子沉降得很慢,甚至能在水中長期保持分散的懸浮狀態而不能自然下沉,難以用自然沉澱的方法從水中分離除去。混凝劑的原理是破壞這些細小顆粒的穩定性,使其互相接觸而凝聚在一起,形成絮狀物,並下沉分離。
利用混凝劑治理污水綜合了混合、反應、凝聚、絮凝等九個過程。由於混凝劑投入水中,大多可以提供大量的正離子。正離子能把膠體顆粒表面所帶的負電中和掉,使其顆粒間排斥力減小,從而容易靠近並凝聚成絮狀細粒,實現了使水中細小膠體顆粒脫穩並凝聚成微小細粒的過程。微小的細粒通過吸附、卷帶和架橋形成更大的絮體沉澱下來,達到了可從水中分離出來的目的。
污水治理中常用的混凝劑大致可以分為三類:有機混凝劑、無機混凝劑和高分子混凝劑。有機混凝劑有陰陽離子型之分;無機混凝劑有無機類、鹼類、固體細粉類等區別;高分子混凝劑根據聚合度的不同可分為高聚合度混凝劑和低聚合度混凝劑,不同聚合度下又有陽離子型、陰離子型和非離子型,高分子混凝劑也有有機與無機類之分。選用混凝劑的品種、數量應根據處理對象,即不同的廢水的試驗資料和條件而定,必須從價廉、易得、投用量少、處理效率高且生成的絮狀物容易沉澱分離等方面考慮。當投加單個混凝劑處理效果不理想時,還可以投加助凝劑或者可以考慮兩種混凝劑按比例混合投加。

5產品種類

混凝劑是混凝過程中不可缺少,在混凝過程中佔有十分重要的地位。為了獲得理想的混凝效果,應根據不同原水水質選用適當的混凝劑。在選用混凝劑時,可以通過模擬實驗的方法進行優選,同時也需要對各類混凝劑的特性有初步的了解。
混凝劑的種類繁多,有研究報道的可能多達數百種,但真正得到一定規模應用的僅有數十種。混凝劑的分類方法有多種,按其作用可分為:凝聚劑、絮凝劑、助凝劑;按其化學組成成分可分為:無機混凝劑、有機混凝劑;按其分子量大小可分為低分子混凝劑、高分子混凝劑;按其來源可分為;天然混凝劑、合成混凝劑。其實各種分類方法相互交叉包容,目前通常使用的是前兩種分類方法,即按作用分類和按化學組合分類。
高分子混凝劑
1. 聚合氯化鋁
聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑。六十年代,日本在製造與應用方面做了大量工作,有逐步取代硫酸鋁的趨勢。中國在1973年曾在成都召開全國新型混凝劑技術經驗交流會,會上對聚合氯化鋁的產品質量提出了要求,其中要求含氧化鋁(Al2O8)10%以上,鹼化度為50—80%,不溶物1%以下等。
中國某些地區仍將聚合氯化鋁稱為鹼式氯化鋁[A1n(OH)mCl3n-m],這是由於對它的基本化學式的不同理解而造成的。聚合氯化鋁的化學式應表示為[Al2(OH)nC18-n]m,其中n可取1到5中間的任何整數,m為≤10的整數。這個化學式實際指m個A12(OH)nCl6-n(稱羥基氯化鋁)單體的聚合物。
聚合氯化鋁中OH-與Al的比值對混凝效果有很大關係,一般可用鹼化度B表示:,例如n=4時,鹼化度。一般要求B為40~60%。
聚合氯化鋁作為混凝劑處理水時,有下列優點:
(1)對污染嚴重或低濁度、高濁度、高色度的原水都可達到好的混凝效果。
(2)水溫低時,仍可保持穩定的混凝效果,因此在中國北方地區更適用。
(3)礬花形成快;顆粒大而重,沉澱性能好,投藥量—般比硫酸鋁低。
(4)適宜的pH值範圍較寬,在5—9間,當過量投加時也不會像硫酸鋁那樣造成水渾濁的反效果。
(5)其鹼化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高,因此藥液對設備的侵蝕作用小,且處理后水的pH值和鹼度下降較小。
聚合氯化鋁的性能
a、聚合氯化鋁作為水處理劑對各種水質適應性強,對於高濁度水混凝沉澱效果尤為顯著。
b、凈化后的水質優於硫酸鋁等無機混凝劑,凈水成本與之相比低15-30%。絮凝體形成快,沉降速度快。
c、含氧化鋁高、投加量小,可降低製成水成本。
d、源水PH值在5.0-9.0範圍均可凝聚。
e、腐蝕性小,操作條件好,溶解性優於硫酸鋁。
f、處理水中鹽分較少,有利於離子交換處理和純水製備。
g、對源水溫度的適應性優於硫酸鋁等無機混凝劑,對低溫水的處理效果也較好,最低析出溫度為-18℃。
產品用途:a、城市給水凈化:河流水、水庫水、地下水b、工業水凈化。c、城市水處理。d、工業廢水和廢渣中有用物質的回收,促進洗煤廢水中煤粉的沉降,澱粉製造中澱粉的回收。e、各種工業廢水處理:印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水。f、污水處理。g、造紙施膠。h、糖液精製。i、鑄造成型。j、布匹防皺。k、催化劑載體。l、醫藥精製。m、水泥速凝。n、化妝品原料。
使用方法:
a、投加量是被處理水而不同,一般給水凈化投加量約為:液體產品5-100克/噸,固體2-30克/噸,若通過小試投加,則效果更佳。
b、配製:可直接加入被處理水中,也可用水稀釋后加入水中,加水量可按投加量和處理水量決定,加水后應攪拌均勻。
注意事項:
a、每次配製的水溶液不可放置時間過長,以免降低使用效果。
b、產品有效貯存期:液體半年,固體一年。固體產品受潮后仍然可使用。
c、不同廠家或不同牌號的水處理藥劑不能混合使用,並且不得與其它化學藥品混存,應防水防潮。
聚合氯化鋁的混凝機理與硫酸鋁相同,硫酸鋁的混凝機理包括了開始的鋁離子,最後的氫氧化鋁膠體和其中間產物(各種形態的水解聚合物)的作用。對於水中負電荷不高的粘土膠體,最好利用正電荷較低而聚合度大的水解產物,而對於形成顏色的有機物,則以正電荷較高的水解產物發揮作用為宜。但硫酸鋁的化學反應甚為複雜,不可能根據不同水質人為地來控制水解聚合物的形態。至於聚合氯化鋁則可根據原水水質的特點來控制製造過程中的反應條件,從而製取所需要的最適宜的聚合物,當投入水中,水解后即可直接提供高價聚合離子,達到優異的混凝效果。 目前中國聚合氯化鋁應用中存在的問題主要是各地土法綜合利用製得的產品,因受原 料、工藝條件等限制、質量受到影響,而各地區又缺乏具有完善工藝的專門廠家。
2. 噴霧乾燥聚合氯化鋁
該產品能除菌、除臭、除氟、鋁、鉻、除油、除濁、除重金屬鹽、除放射性污染物、在凈化各種水源過程中具有廣泛的用途。
在聚合氯化鋁的生產基礎上改進生產工藝,在反應釜沉澱后所形成的的液體聚合氯化鋁,經過板框過濾,敝除水不溶物,最後經由噴霧乾燥塔製備三氧化二鋁含量更高的聚合氯化鋁產品,而是用此種方法生產的產品應用領域相比較傳統的滾筒乾燥聚合氯化鋁也更為寬泛。
a、凈化生活飲用水,生活污水。
  b、凈化工業用水、工業廢水、礦山、油田回注水、凈化造紙水、冶金、洗煤、皮革及各種化工污水處理等。
  c、工業生產應用;造紙施膠、印染漂染、水泥速凝劑、精密鑄造硬化劑、耐火材料粘結劑、甘油精製、布匹防皺、醫藥、化妝品等其它行業,廢水可循環使用。
  d、在煉油工業中,用於油水分離,效果甚佳。

  
3. 液體聚合氯化鋁
液體聚合氯化鋁是一種無機高分子絮凝劑。經過氫氧基離子官能團和多價陰離子聚合官能團的作用,產生出擁有大分子量和高電荷的無機高分子。可適應PH值範圍為5.0-9.0,最佳PH值為6.5-7.6.
液體聚合氯化鋁主要用途-城市給排水凈化:河流水、水庫水、地下水,工業給水凈化,城市污水處理,工業廢水和廢渣中有用物質的回收、促進洗煤廢水中煤粉的沉降、澱粉製造業中澱粉的回收,各種工業廢水處理:印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水,污水處理,造紙助劑,布匹增強,催化劑載體,醫藥精製,水泥速凝,化妝品原料等。
液體聚合氯化鋁的應用領域:
(1)凈水處理:生活用水、工業用水;
(2)城市污水處理;
(3)工業廢水、污水、污泥的處理及污水中某些渣質回收等;
(4) 對某些處理難度大的工業污水,以PAC為母體,摻入其他藥劑,調配成複合PAC,處理污水能得到驚喜的效果。
液體聚合氯化鋁性能特點:
(1)聚合氯化鋁分子結構大,吸附能力強,用量少,處理成本低。
(2)溶解性好,活性高,在水體中凝聚形成的礬花大,沉降快,比其他無機絮凝劑凈化能力大2-3倍。
(3)適應性強,受水體PH值和溫度影響小,原水凈化后達到國家引用水標準,處理后水質,中陽、陰離子含量低,有利於離子交換處理和高純水的製備。
(4)腐蝕性小,操作簡便,能改善投藥工序的勞動強度和勞動條件。
由於液體聚合氯化鋁運輸成本太大,所以固體聚合氯化鋁還是比較受歡迎的(固體聚合氯化鋁可以化成液體使用)
複合混凝劑
複合混凝劑是指將兩種以上特性互補的混凝劑複合在一起而得到的混凝劑,由於各種混凝劑水解機理不同而且有各自的優缺點和適用範圍,為了發揮各單一混凝劑的優點,彌補其不足,因此將兩種以上混凝劑複合使用以達到揚長避短、拓寬最佳混凝範圍、提高混凝效率的目的。例如某些鐵鋁複合混凝劑,可以利用鐵和鋁水解特性的差異及形成的絮凝體特性不同而獲得最佳的混凝效果。不同鐵鋁比對混凝效果有顯著影響,需通過混凝實驗確定。將適當的無機和有機混凝劑複合使用可以發揮各自在電中和及吸附架橋方面的優勢作用而提高混凝效率。

助凝劑

從廣義上講,凡是不能在某一特定的水處理工藝中單獨作用作混凝劑但可以與混凝劑配合使用而提高或改善凝聚和絮凝效果的化學藥劑均可稱為助凝劑。由於原水水質千差萬別,沒有一種混凝劑是在任何水質條件下都適用的萬能藥劑,因此,無論是混凝劑還是助凝劑,都需要根據所要處理的原水水質情況和所要達到的處理后水質來進行優選。
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