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一天處理10噸污水處理設(shè)備裝置
閱讀：141 發(fā)布時間：2019-11-21一天處理10噸污水處理設(shè)備裝置
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絮凝劑種類
2.1無機高分子絮凝劑
無機高分子絮凝劑因具有、可降解、成本低等優(yōu)點，在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外使用較為廣泛的無機高分子絮凝劑主要以鋁鹽、鐵鹽及其復(fù)合鹽類為主，包括聚合氯化鋁(PAC)、聚合鋁酸鐵(PFS)以及聚合鋁鐵(PAFS)。針對廢水中以膠體顆粒或氫氧化態(tài)形式沉淀的重金屬，無機高分子絮凝劑利用其吸附電中和作用達到去除重金屬、凈化水體的效果。研究發(fā)現(xiàn)，一般無機高分子絮凝劑如PAC、PAFS等在溶液中會浸出部分Al3+、Fe3+等金屬陽離子，金屬陽離子利用其電中和作用與溶液中的陰離子形成膠體顆粒，膠體顆粒的存在有利于絮凝劑吸附重金屬及其螯合物，從而發(fā)揮架橋、網(wǎng)捕卷掃作用。童麗等選用PFS作為混凝用絮凝劑來去除自來水廠出水中含量超標(biāo)的Sb，但實踐證明單獨投加PFS時，除Sb效果不佳;而通過投加鹽酸保證pH<2時，PFS投加量為12.3 mg/L即可有效保證出水Sb含量滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)中低于5 μg/L的要求，這是因為強酸性條件下，PFS極易在溶液中形成[Fe3(OH)3]5+、[Fe3(OH)3]6+等聚合陽離子，進而提高吸附量。
由于無機高分子絮凝劑吸附重金屬的能力有限，限制了其在重金屬去除領(lǐng)域的發(fā)展，但因其具有協(xié)同增效的特點，常用于強化混凝去除水中重金屬離子。許小潔等利用PAC聯(lián)合硅藻土去除微污染水中重金屬，硅藻土分子表面的硅羥基對重金屬具有吸附作用，而PAC的強化絮凝能力有助于進一步去除重金屬螯合物。結(jié)果表明，在PAC投加量為30 mg/L、硅藻土投加量為1.5 g/L時，污水中Cu2+、Pb2+的去除率分別達到57.5%、83.7%，但同時溶液除濁的難度增大。劉培等利用PAC對重金屬捕集劑DTC(EDA)與Zn2+形成的螯合物進行強化混凝，結(jié)果表明，PAC能在提高沉降速度的同時增強沉淀穩(wěn)定性，對Zn2+的捕集率可達97.3%。成應(yīng)向等使用改性聚硅鐵(PFSS)復(fù)配DMDAAC去除廢水中As、Cd，結(jié)果表明，在pH=8.0、溫度為60 ℃、改性PFSS投加量為12.5 mL/L時，復(fù)配體系對As、Cd的去除率分別達到94.7%、99.8%。
無機高分子絮凝劑作為重金屬螯合捕集絮凝劑使用時，具有生產(chǎn)工藝成熟、處理成本低等優(yōu)勢，但受到重金屬螯合捕集能力的制約，處理對象范圍較窄，單一使用時處理效果一般。在實際工程應(yīng)用中，無機高分子絮凝劑往往作為輔劑藥劑用于強化混凝。一般情況下，溶解態(tài)的重金屬離子在絮凝劑螯合捕集作用下將生成小分子不溶絡(luò)合物，但由于電排斥力的存在，小分子絡(luò)合物無法有效地聯(lián)結(jié)反應(yīng)體系中附著于懸浮物或膠體顆粒表面的化合物態(tài)重金屬進行沉淀。而隨著無機高分子絮凝劑的投加，反應(yīng)體系中小分子顆粒間的電排斥力迅速下降，不溶顆粒間有效碰撞次數(shù)增多，溶液中的微型絮凝產(chǎn)物易積聚生成團塊狀絮體，從而達到快速沉降去除重金屬的效果。
近年來，隨著冶金工程、金屬電鍍、電池制造等重金屬污染工業(yè)的快速發(fā)展，含有大量重金屬離子或重金屬化合物的廢水被排入自然水體中，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。Zn、Cu、Hg、Cr等大多數(shù)重金屬對水生生物以及人類具有毒害和致癌作用，當(dāng)其被排放到水環(huán)境中時，由于不能被生物降解并傾向于在生物體內(nèi)發(fā)生積聚，會對人類和接受水體的動植物群體構(gòu)成嚴重威脅。其中Zn作為人體健康所必需的微量元素，在活體組織調(diào)節(jié)中起著重要作用;但當(dāng)Zn過量時會導(dǎo)致血紅細胞功能惡化、腸胃炎等病癥。Cu則與生物體新陳代謝的質(zhì)量密切相關(guān)，當(dāng)人體過量富集Cu離子時會引起腹瀉、筋肉痙攣等癥狀，甚至發(fā)生昏迷。重金屬廢水的治理已刻不容緩，而如何做到無害化的處理則成為了一個性難題。
由于Hg、Pb、Cu、Cd、Ni等重金屬具有不可降解的特點，只能通過改變其存在方式、轉(zhuǎn)化形態(tài)來達到去除的效果。目前常見的方法可分為物理法、化學(xué)法、生物法三類。
絮凝法作為處理重金屬廢水的一種重要方法，能去除重金屬，是較為簡單、快速、低成本的方法。區(qū)別于可以被氧化分解而去除的一般污染物質(zhì)，重金屬具有不可被降解的特性，而針對重金屬在廢水中的存在形式，絮凝法通過選用合適的絮凝劑，去除溶解態(tài)的重金屬離子和附著在懸浮物或膠體顆粒表面的化合態(tài)重金屬。常見的重金屬螯合捕集絮凝劑從組成上可分為無機高分子絮凝劑、有機合成絮凝劑、復(fù)合絮凝劑、改性天然高分子絮凝劑以及微生物絮凝劑，其中有機合成絮凝劑按照相對分子質(zhì)量的高低又可分為有機合成低分子絮凝劑和有機合成高分子絮凝劑;改性天然高分子絮凝劑根據(jù)多糖的種類，又可分為改性殼聚糖類高分子絮凝劑、改性淀粉類高分子絮凝劑和改性纖維素類高分子絮凝劑。本文通過對應(yīng)用于重金屬去除的絮凝劑進行綜述，比較剖析現(xiàn)有重金屬螯合捕集絮凝劑的優(yōu)劣點，總結(jié)并展望未來的發(fā)展趨勢。
1 絮凝法去除重金屬機理
電鍍、冶金等大多數(shù)行業(yè)排放的廢水中不僅存在大量的重金屬離子，還包含重金屬與其他污染物(如NH4Cl、EDTA等)形成的配位化合物，此類配位物又可細分為溶解性絡(luò)合物、氫氧化物沉淀以及螯合沉淀。
溶解性絡(luò)合物多附著于懸浮物或膠體顆粒表面，絮凝法是向廢液中投加絮凝劑，利用絮凝劑提供的大量配位離子強烈吸附懸浮物或膠體顆粒。在配位離子群的解離作用下，反應(yīng)體系中穩(wěn)定的膠體顆粒將分散存在于溶液中，此時易與溶液中的懸浮物結(jié)合形成小分子不溶物，同時非平衡狀態(tài)的電中和作用促使溶液中的脫穩(wěn)顆粒相互結(jié)合。絮凝作用下，溶液中小分子通過吸附形成大分子，小顆粒通過架橋結(jié)合形成大顆粒，后通過絮凝劑本身網(wǎng)捕卷掃作用加速沉降，達到去除非溶解態(tài)重金屬的效果。
絮凝劑針對重金屬離子的去除主要表現(xiàn)在吸附與螯合作用，其中螯合沉降是絮凝法去除重金屬的重要途徑，其機理示意如圖1所示。選用具有重金屬螯合捕集功能的絮凝劑尤為關(guān)鍵，攜帶有-CSS-、-COO-等負電荷基團的絮凝劑可與重金屬離子按照一定的物質(zhì)的量比形成螯合物來達到去除重金屬的效果。絮凝劑通過自身的吸附作用，將各螯合物“架橋”牽連聚集形成微絮體，而絮凝劑本身具有優(yōu)良的網(wǎng)捕卷掃性能，有助于微絮體形成更大的絮體，加速沉降。同時，高分子絮凝劑具有穩(wěn)定性強、適用范圍廣以及沉降性能好等特點，作為重金屬螯合捕集絮凝劑時，其母體大分子鏈的穩(wěn)定性在一定程度上遏制了螯合物的再離解，有效保證了重金屬離子的去除效率。隨著工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展，我國工業(yè)水污染的問題逐步加重，為了完成構(gòu)建綠色、環(huán)保型城市的計劃，相關(guān)工作的技術(shù)人員需要努力提高工業(yè)污水處理的相關(guān)技術(shù)，企業(yè)的工作人員也需要進一步提高環(huán)保意識，在工程中設(shè)置有工業(yè)污水處理裝置。當(dāng)今時代，人們對工業(yè)污水處理的質(zhì)量問題也越來越關(guān)注，只有增加工業(yè)污水回收利用途徑，才能有效地建立資源節(jié)約型社會。
相比于城市，農(nóng)村居住人口密度低，因此，農(nóng)村生活污水主要采用分散處理的方式。在我國北方，分散污水處理系統(tǒng)大的一個挑戰(zhàn)是冬季低溫期的保溫。相對于降解有機污染物的異養(yǎng)菌，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的硝化功能菌屬于自養(yǎng)菌，對溫度非常敏感。亞硝化單胞菌屬和氧化亞硝酸鹽的硝化桿菌屬及硝化螺旋菌屬活性高的溫度分別為35、38和35 ℃。當(dāng)溫度從30 ℃降至10 ℃時，氨氧化速率和亞硝酸鹽氧化速率都會出現(xiàn)大幅降低。因此，低溫期生物處理系統(tǒng)硝化性能的保障對于北方農(nóng)村生活污水處理至關(guān)重要。但針對如何在接近4 ℃的水溫條件下維持硝化功能的研究卻不多見。
生物接觸氧化工藝是分散型污水處理系統(tǒng)中通常采用的方式之一，具有污泥種群結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，運行維護相對簡單的特點。這一特點有可能使系統(tǒng)在冬季低溫期維持較為穩(wěn)定的硝化細菌種群。基于這樣一種假設(shè)，本研究在實驗室構(gòu)建了2套平行運行的生物接觸氧化反應(yīng)器，以某城市污水廠進水為原水研究了水溫從20 ℃降至10 ℃和5 ℃時反應(yīng)器的生物硝化性能，并分析了細菌種群、特別是硝化細菌種群的動態(tài)變化。研究結(jié)果可為低溫下分散污水處理系統(tǒng)中硝化性能的保障提供科學(xué)基礎(chǔ)。