混凝过程是混凝剂与水及胶体和细微悬浮物之间互相作用的复杂过程。化学混凝过程与效果受到多种因素的影响,因此须科学地控制混凝条件。影响混凝的主要五大因素有:药剂选用与投加、原水水质、水温、废水的pH值、搅拌强度与搅拌时间等。
1.混凝剂选用与投加
① 混凝剂的选择及使用量要根据废水的具体性质而定,总的原则是所用的混凝剂须价廉、易得,使用量少,效率高。生成的混凝物易沉降分离。药剂投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外,还与关外,还与药剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何废水的混凝处理,都存在佳药剂和佳投药量的问题,应通过实验确定。
当使用几种药剂时,应通过实验来确定其佳的投加顺序。铝盐、铁盐和聚丙烯酰***是常用的集中混凝剂。混凝剂投加量过大或过小都不利于污染物的净化,同时药剂投加量和水中污染物含量关系密切。在很多情况下,将无机混凝剂与高分子絮凝剂并用,可使混凝效果明显提高,扩大应用范围。一般来诉说,当无机药剂与有机药剂并用时,先投加无机药剂,再投加有机药剂,但当处理的胶粒在50um以上时,常先投加有机药剂吸附架桥,再加无机药剂压缩扩散层而使胶体脱稳。高分子絮凝剂选用的基本原则是:阴离子和非离子型主要用于去除浓度较高的细微悬浮物,但前者更适于中性和碱性水质,后者更适于中性和酸性水质,阳离子型主要用于去除胶体状有机物,pH值为酸性至碱性均可。
对高分子混凝剂,为了充分发挥其在水中的化学架桥作用,应选用能在水中均匀分散;溶解,具有吸附活性基因(非离子型、阳离子型和阴离子型三类)的高分子化合物、水溶性高分子化合物。为了使其在水中处于较大的分散状态,一般先用纯水或软水溶解配成一定浓度的溶液,然后再加到待处理废水中去。因为这些高分子化合物往往会受到水质(如含有钙、铁盐和氧化剂的废水)的影响。使分子的扩散和离子基的离解受到仰制,处理效果下降。
② 投加方法及注意事项:主要有重力投加法、压力投加法和虹吸投机法。重力投加法是利用重力的作用,将高位水池或罐中的药液投入管道内或水泵吸入管喇叭口处。此法操作简单,投加阿娜全可靠,但须设高位池或罐。压力投加法是利用水射器或计量泵将混凝剂投入处理水中。此法可确保加药量,不收加药点位置高低及管道压力限制,并可实现加药量的自动控制,各种规模水厂均可使用。虹吸投加法是利用虹吸定量投加设备改变虹吸管和出口高差来控制投量的。此法操作简单,加药量较稳定,但须设高位池或罐。
2.原水水质
废水中国杂质成分、性质、浓度对混凝效果都有影响。原水浊度高过或低都不利于混凝,浊度不同所需的药剂用量也不同。例如天然水中含黏土类杂质为主,需投加混凝剂量较小,而废水中含大量的有机物时,需加入较多的混凝剂才有混凝效果。原水中共有杂质的存在能促进混凝过程。比如除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐,都能压缩胶体粒子的扩散层厚度,促进胶体凝聚。而且浓度越高,促进能力越强,并可使混凝范围扩大。而有些物质则会不利于混凝的进行,如磷酸离子、亚硫酸离子和高J有机酸离子会阻碍高分子絮凝作用。另外,氯合物以及水溶性高分子物质都不利于混凝。废水中杂质的影响较为复杂,实际应用中,还应以实验结果为依据来选择混凝剂和确定投加量。
3.水温
水温对混凝效果有明显的影响,无机盐类混凝剂的水解是吸热反应,水温低不利于水解进行,特别是硫酸铝,当水温低于5°C时,水解速度J慢。同时水温低,黏度大,也不利于脱稳胶粒的互絮凝,影响处理效果。这时可投加高分子助絮凝剂以改善处理效果,或用气浮法代替沉淀法作为后续处理过程,一般要求冬天药剂的用量要比夏天多。温度也不是越高越好,当温度超过90°C时,易使高分子絮凝剂老化或分解成不溶性物质,反而降低混凝效果,水温一般20~30°C为宜。
4.废水的pH值
水的pH值能影响颗粒表面的电荷和絮体的沉淀过程,pH值的高低不但直接影响着污染物存在的形态和表面性质(带电性质和电荷密度),而且影响着药剂的水解平衡及产物的存在形态和存在时间,它是混凝处理过程中一个很重要的参数。对某一种废水,每一种混凝剂都有一个适合的pH值范围,在此范围内,经混凝聚后废水的残余浊度小。以铁盐和铝盐药剂为例,pH值不同,生成水解产物不同,混凝效果亦不同,且水解过程中不断产生H+,导致pH值下降,因此常常需要添加碱性物质与之中和。以硫酸铝为混凝剂时,当pH值在5.7~7.8范围内时,形成带正电荷的离子和胶体,如A1(OH)2+、A1(OH)+和A1(OH)3等,有较好的混凝效果。而用三家铁盐时,pH值在6.0~8.4之间有较好的处理效果。有机高分子絮凝剂因离解过程同时产生H+和OH-,一般受pH值的影响很小。
5.搅拌强度与搅拌时间
搅拌对混合、反应、凝聚几个阶段都有影响,因此,搅拌一定要适度。混凝时的搅拌速度和时间不***影响物质之间的接触、反应,并且将影响形成的絮体大小和结构。搅拌强度常用速度梯度G来表示,单位为s-1。
一般在混凝剂混合阶段,就是为了让混凝剂与废水迅速均匀的混合,要求搅拌强度要大,但时间要短,通常认为G应在500~1000s-1,搅拌时间t应小于2min,以使混凝剂迅速、均匀地扩散到全部水中,创造良好的水解和聚合条件,使胶体脱稳并借助颗粒的布朗运行。此阶段不要求形成大的絮凝体。
在混凝反应阶段,要求形成大而具体有良好沉淀性能的絮凝体,此时过于激烈的搅拌反而会打碎已絮凝的絮状沉淀物,不利于混凝沉淀,所以此阶段搅拌的强度和水流速度应随絮凝体的结大而降低。此时搅拌强度要小,但时间要长,相应的G和t值分别应在20~70s-1和15~30min。