高效聚合氯化铝和聚合氯化铝铁对微污染地表水的处理效果

所属栏目:聚合氯化铝行业知识   发布时间:2021-04-26   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pac315.com

  采用聚合氯化铝和聚合氯化铝铁两种无机高分子混凝剂,用传统混凝剂硫酸铝处理微污染地表水。以浊度和CODMn去除率为主要指标,考察了投加量和酸碱度对混凝效果的影响。通过考察沉淀时间对除浊效果的影响,结合实验现象,对三种混凝剂产生的明矾絮体的粒径和沉降性能进行了探讨。结果表明,聚合氯化铝和PAFC在投加量为5毫克/升时能达到较好的混凝效果,出水符合国标5749-2006《生活饮用水卫生标准》。三种混凝剂的最佳酸碱度为6,PAFC受酸碱度影响较小,当酸碱度为5-8时,CODMn去除效果较好。PAFC生产的明矾体积大,沉降性能好,在实际应用中可缩短沉淀池的水力停留时间。
 
高效聚合氯化铝,聚合氯化铝价格
 
  简介
 
  微污染地表水中的天然有机物(NOM)是形成具有“三重毒性”的消毒副产物的主要前体之一。目前常用的去除NOM的方法是强化混凝,即通过开发新型高效混凝剂、增加混凝剂投加量、强化混凝条件来提高NOM的去除率。无机高分子混凝剂是近二十年来发展起来的,逐渐成为水处理领域的研究热点。混凝过程中水的酸碱度和水力条件是影响混凝效果的主要因素,因此调节酸碱度和优化水力条件也是提高混凝效果的主要途径。本文以微污染水库水为研究对象,选择聚合氯化铝和聚合氯化铝铁两种无机高分子混凝剂,研究强化混凝对浊度和有机物去除的效果。
 
  1.实验部分
 
  1.1实验材料
 
  实验所用水样取自华北某大型水库,水质指标为:水温17.6-19.3,浊度7.87-9.40NTU,codmn  5.05-5.68mg/L。
 
  1.2混凝剂的合成
 
  取一定量的三氯化铝6H2O,用去离子水溶解。在磁力搅拌条件下,按OH-/Al=1.0缓慢加入一定量的无水Na2CO3。在泡沫完全消失后,通过搅拌3小时获得聚合氯化铝凝结剂。
 
  用摩尔比为5:1的三氯化铝6H2O和三氯化铁6H2O代替三氯化铝6H2O,加入摩尔比为1.0的无水Na2CO3,可制得PAFC混凝剂。
 
  将制备好的聚合氯化铝和PAFC混凝剂稀释至10毫克/升(以三氧化二铁计算),以备后用。
 
  1.3烧杯实验
 
  烧杯实验在凝聚混合器上进行。在6个烧杯中加入1L水样和一定量的混凝剂。以250转/分的速度搅拌2分钟后,继续以50转/分的速度搅拌10分钟。静置15分钟后,取一定量的上清液进行指标测试。用浊度仪和电位仪测定部分水样的浊度和电位,用酸性高锰酸钾法测定部分水样的CODMn。
 
  2.结果和讨论
 
  2.1剂量对凝血效果的影响
 
  在原水的酸碱度条件下,加入一定量的高效聚合氯化铝和PAFC混凝剂,与传统混凝剂硫酸铝进行对比。考察了混凝剂投加量对浊度和CODMn去除的影响。
 
  图1显示了三种混凝剂在不同剂量下的除浊效果。从图1可以看出,在实验条件下,三种混凝剂的除浊率随着投加量的增加而增加,当投加量达到4mg/L以上时,除浊率增加不大,出水浊度趋于稳定。三种混凝剂对CODMn的去除效率也随着投加量的增加而呈上升趋势,如图1b所示。当聚合氯化铝和PAFC投加量大于5毫克/升时,CODMn去除率可达45%,上清液codmn小于3毫克/升,达到gb50749-2006 [0x9a8b]。在相同的投加量下,与Al2(SO4)3相比,两种聚合物混凝剂能达到更好的浊度和有机物去除效果。同时,PAFC复合混凝剂比聚合氯化铝效果更好,烧杯实验发现,加入PAFC混凝剂后,生成的矾花明显大于聚合氯化铝和Al2(SO4)3,这可能是因为铁盐的加入可以与铝盐产生协同作用,增加生成矾花的体积,达到更好的浊度和有机物去除效果。有人用自制的聚合氯化铝铁混凝剂处理黄河水和生活污水时发现了类似的现象。
 
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  不同剂量下混凝出水的电位如图2所示。结果表明,增加混凝剂的投加量可以降低水中胶体颗粒表面的负电荷,出水胶体颗粒的电位随着投加量的增加而增加。Al2(SO4)3和PAC两种混凝剂在投加量分别为3-4毫克/升和5-6毫克/升时达到等电点。随着剂量的增加,水中胶体粒子的电荷为正。然而,在实验剂量范围内,PAFC混凝剂未能中和胶体颗粒表面的负电荷。在相同用量下,Al2(SO4)3的电位高于三种混凝剂,表明其具有较强的电中和能力。图1中的结果表明,在相同剂量下,PAFC的混凝效果优于Al2(SO4)3。这说明电中和能力不是影响混凝效果的唯一因素。
 
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  2.2 pH对混凝效果的影响
 
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  通过改变水样的酸碱度和添加5毫克/升混凝剂,研究了酸碱度对浊度和有机物去除的影响。结果如图3所示。结果表明,浊度去除率随着酸碱度的增加而增加。这可能是由于混凝剂在低pH下水解不足,未能充分发挥结网和清扫的作用;但在中性或碱性条件下,水中的OH-含量增加,混凝剂水解形成的网络结构可以捕捉水中的颗粒物,形成明矾花,可以通过沉淀去除。但随着酸碱度的增加,有机物的去除效率呈现先增加后降低的趋势,三种混凝剂的最佳酸碱度均出现在6左右。这可能是因为有机物和颗粒物的去除机理不同。一般认为,有机物的去除主要是通过在凝结剂中与铁和铝形成不溶于水的螯合物。酸性条件下,水中有机物未完全解离,H与金属离子之间存在竞争关系,导致去除率低;但在碱性条件下,水中的OH-与有机物竞争,导致去除率降低。与三种混凝剂相比,传统混凝剂Al2(SO4)3受酸碱度影响较大,在酸性和碱性条件下有机物去除效果较差。而PAFC的pH范围较宽,在pH  > 5的范围内可以达到较高的浊度去除率,在pH>5-8的范围内CODMn去除率可以达到45%以上,出水符合GB  5749-2006的要求。

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  混凝出水的电位随酸碱度的变化趋势如图4所示。结果表明,混凝出水胶体颗粒表面的正电荷随着酸碱度的增加而逐渐增加,超过等电点后表面电性变为负电荷。Al2(SO4)3和PAC出现在pH=6-7范围内,而PAFC等电点出现在pH=5-6范围内。在此范围内,三种混凝剂都能同时达到较好的有机物去除效果(图3)。
 
  2.3沉降时间对混凝效果的影响
 
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  混凝实验在较好的混凝条件下进行(水样的酸碱度=6,投加量为5毫克/升)。缓慢搅拌后,静置一定时间后,从烧杯中间取出适量水样,测量其浊度,考察沉淀时间对混凝效果的影响,如图5所示。结果表明,三种混凝剂的除浊率随着沉淀时间的增加而增加,达到一定时间后出水浊度趋于稳定。三种混凝剂出水浊度达到稳定所需的沉降时间分别为:Al2(SO4)3:15分钟、PAC:9分钟、PAFC:5分钟。这说明PAFC生产的明矾花具有良好的沉降性能,可以在短时间内完成沉降过程。但Al2(SO4)3的沉淀性能较差,需要较长的沉淀时间。这与实验中观察到的现象是一致的。在水样中加入Al2(SO4)3,生成的明矾花小,沉降速度慢。沉淀15分钟后,水中仍有少量可见的白矾花悬浮。但加入PAFC后,缓慢搅拌5分钟即可看到明矾花,生成的明矾花体积大,沉降速度快,沉降15分钟后几乎全部沉到底。
 
  在工程应用中,混凝剂产生的矾花大小及其沉降性能对后续固液分离过程有很大影响。一般情况下,当混凝阶段产生的明矾体积较大,沉降性能较好时,可缩短沉淀池的水力停留时间,减小沉淀池的容积。
 
  3.结论
 
  用实验室制备的高效聚合氯化铝和PAFC处理地表水,混凝效果优于传统混凝剂硫酸铝。在5mg/L的投加量下,两种聚合物混凝剂均可达到较好的浊度和CODMn去除效果,出水浊度小于1NTU,CODMn小于3mg/L,符合GB  5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求。三种混凝剂较好的pH值在6左右,对PAFC混凝效果影响不大,pH=5-8可以达到较好的有机物去除效果。PAFC生产的明矾体积大,沉降性能好,静置5min可获得较高的除浊率。
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