近距离观察的机械澄清过程和化学澄清
所以现在应该清楚什么是澄清的过程就是从水中去除悬浮物。重要的概念,我们躲避,但也许不是拼出显然到目前为止:
1。稳定的固体悬浮液在水-保持固体的机制悬浮在水中,
2。化学治疗-有机聚合物和无机凝聚剂努力抵消固体稳定机制和加强从水中去除固体,和
3所示。澄清单元操作的功能——这些单位工作和化学处理如何提高它们的性能。
一个术语,我们应该进入我们的词汇是“沉降”。这一项本质上意味着解决。虽然可以通过沉降澄清度,大多数工业过程需要质量更好的水比可以获得解决。大部分的悬浮物在水中会解决,给予足够的时间,但在大多数情况下所需的时间并不实用。我们从派生显示的表达式描述沉积的经典理论,解决特征取决于:
1。粒子的重量,
2。粒子的形状,
3所示。粒子的大小
4所示。粘度和/或水的摩擦阻力,这是温度的函数。
的沉降率各种大小的粒子在50°F (10°C)见表1。
颗粒直径(毫米) |
粒子类型 |
时间来解决一只脚 |
10.0 |
砾石 |
0.3秒。 |
1。0 |
粗砂 |
3.0秒。 |
0.1 |
细沙 |
38.0秒。 |
0.01 |
淤泥 |
33.0分钟 |
0.001 |
细菌 |
35.0小时 |
0.0001 |
粘土颗粒 |
230天 |
0.00001 |
胶体粒子 |
65年 |
仔细看看表1中建立时间-几分之一秒的时间跨度几乎一辈子!大量的废水中的悬浮物落入胶态悬浮体范围,显然我们不能仅依靠重力分离出污染物。
凝固是什么
凝固是指第一步完全澄清。这是静电电荷的中和胶粒。因为大多数较小的悬浮物在表面水域有负静电电荷,这些类似的指控导致粒子的自然排斥几乎无限期地保持分散。让这些小悬浮物凝聚的,负静电电荷必须中和。这是通过使用无机凝聚剂,水溶性无机化合物),有机阳离子聚合物或聚合电解质。最常见的和广泛使用的无机凝聚剂是:
•Alum-aluminum sulfate-Al2 (S04) 3
•铁sulfate-Fe ^ SOJj
•铁chloride-FeCl3
•aluminate-Na2Al204钠
无机金属盐在水中通过两种机制澄清。金属的正电荷是中和浊度上的负电荷粒子。金属盐也形成不溶性金属氢氧化物凝胶状的,往往凝聚的中性粒子。最常见的凝血反应如下:
A12 (S04) 3 + 3 ca (HC03) 2 = 2 a1 (0 h) 3 + 3 cas04 + 6二氧化碳
A12 (S04) 3 + 3 na2c03 + 3 = 2 a1 (0 h) 3 + 3 na2s04 + 3二氧化碳
A12 (S04) 3 + 6氢氧化钠= 2 a1 (0 h) 3 + 3 na2s04
A12 (S04) 3 (NH4) 2 S04 + 3 Ca (HC03) = 2 a1 (0 h) 3 + (NH4) 2 S04 + 3 cas04 + 6 co2 A12 (S04) 3 K2S04 Ca (HC03) 2 + 3 = 2 a1 (0 h) 3 + K2S04 + 3 cas04 + 6二氧化碳N ^友邦保险+ Ca (HC03) 2 + 3 = 2 a1 (0 h) 3 + CaC03 + Na2C02 Fe (S04) 3 + 3 Ca (OH) 2 = 2 Fe (OH) 3 + 3 cas04 4 Fe (OH) 2 + 2 + 2的3 = 4 Fe (OH) 3
价(S04) 3 + 3 ca (HC03) = 2 fe (OH) 3 + 3 cas04 + 6二氧化碳
无机混凝剂的有效性取决于水化学,特别是——pH值和碱度。他们通常会改变化学。表2说明了增加的影响1 ppm各种无机凝聚剂碱度和固体浓度。
1 ppm或化学公式 |
ppm碱度降低 |
增加 |
Na2S04增加 |
增加 |
ppm总固体量Increas e |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
A12 (S04) 318 |
0.45 |
0.45 |
0.64 |
0.40 |
0.16 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
A12 (S04) 3 (NH4) 2 S04•24净水 |
0.33 |
0.44 |
0.63 |
0.29 |
0.27 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
A12 (S04) 3 k2s04 -24 3 |
0.32 |
0.43 |
0.60 |
0.28 |
0.30 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
FeS04 7的3 |
0.36 |
0.36 |
0.61 |
0.31 |
0.13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
FeS04 -VHzO + iSCy |
0.54 |
0.36 |
0.51 |
0.48 |
0.18 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
价(S04) 3 |
0.76 |
0.76 |
1.07 |
0.64 |
0.27 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
H2S04 - 96% |
1.00 |
1.00 |
1.42 |
0.88 |
0.36 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
H2S04 - 93.2% (66°) |
0.96 |
0.95 |
1.36 |
0.84 |
0.34 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
H2S04 - 77.7% (66°) |
0.79 |
0.79 |
1.13 |
0.70 |
0.28 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
NaS04 |
- - - - - - |
0.64 |
0.95 |
- - - - - - |
1.00 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Na2Al204 |
增加0.54 |
- - - - - - |
- - - - - - |
减少了0.47 |
注意,使用金属盐凝固可能增加溶解固体的量。一个必须考虑的下游影响这些溶解固体。此外,悬浮Al的移行的影响……和铁……化合物及其相关影响下游过程必须考虑。 铝盐,最有效的是凝聚剂当pH值范围在5.5和8.0之间博士因为他们与水中的碱性反应,可能需要添加额外的碱度的形式(称为缓冲)石灰或苏打粉。表3中使用这些值来指导你。铁盐,另一方面,是最有效的凝结剂在高pH值范围(8至10 pH值)。铁的盐也降低碱度和pH值;因此,必须添加额外的碱度。铝酸钠增加了水的碱度,所以必须小心不要超过pH值和碱度的指导方针。从上面讨论的反应很明显,水的碱度之间的关系的工作知识是必须的。通过使用无机凝聚剂最终我们可以生产的,低固含量污泥难以脱水和干燥非常缓慢。生成污泥的性质和数量估计需要仔细确定,在一定程度上从半工业规模和台架测试之前工厂的设计和施工。 常常被描述为长链聚合物分子量为1000 5000000或更多或更少。沿着链或骨干分子的大量的网站。在主要的凝聚剂,这些网站都是带正电的。网站可用于吸附在带负电荷的粒子在水里。完成优化聚合物分散粒子和聚合物/接触,初始混合强度是至关重要的。必须快速、彻底、混合聚合物用于不能over-diluted或over-mixed电荷中和。系统中的上游这些聚合物可以补充说,他们的表现越好。因为大多数聚合物粘性,他们必须被添加到之前适当稀释影响水。特殊搅拌机等静态混合器,混合t恤和特别设计的化学稀释和饲料系统都是艾滋病在聚合物稀释。静态或静止混合器对于这个应用程序尤其受欢迎。请参考图20在线静态混合器的一个例子。
图20。的内联polyelectolyte添加静态混合器。 一旦悬浮物的负电荷中和、絮凝的开始。絮凝可以看作是第二步的凝固过程。减少电荷增加粒子与粒子之间的碰撞的发生,促进粒子聚集。聚合物分子的一部分不吸收伸出一段距离到可用的解决方案,与相邻的粒子反应,促进絮凝。桥接的中性粒子也可以发生在两个或两个以上的浊度粒子与高分子链连接在一起。重要的是要记住,在这一步中,当粒子碰撞,形成较大的骨料,混合能源应该足够大引起粒子碰撞但是分手这些聚集形成的。在某些情况下絮凝艾滋病就业促进更快和更好的絮凝。这些絮凝艾滋病通常高分子量阴离子聚合物。絮凝艾滋病通常所必需的主要凝聚剂和水源,形成非常小的颗粒在凝固。一个很好的例子是低水浊度高的颜色(胶态悬浮体)。 最后一个是我们应该讨论颜色去除。这也许是最困难的杂质去除水域。表层海水的颜色与溶解或胶体悬浮液的腐烂植物和其他胶体悬浮液。这种材料的成分主要是单宁酸和木质素,纤维素细胞的组件,团结植被。除了不良出现在饮用水,这些有机物可以导致严重的问题在下游水净化过程。例子: 1。昂贵的dernineralizer树脂可以通过这些材料不可逆污染。 2。有些有机物螯合微量金属,如铁和锰在他们的结构,可能会导致严重的沉积问题在一个冷却系统。 有很多方法优化颜色澄清器移除。三种最常见的方法有: •预先加氯法(澄清器之前)显著提高有机物的去除以及减少混凝剂的需求。 •适当的选择的聚合物有机去除凝结有重大的影响。 •颜色去除影响博士一般有机物可溶性低pH值较低。 检查设备的选择虽然我们已经讨论了主要的硬件,它仍然是有价值的评估这些与澄清器的主要类流程。这个过程的主要类别有: •传统 •solids-contact •污泥层 传统的澄清是最简单的形式的过程。它依赖于使用大柜或水平盆地沉降絮凝的固体。图21提供了一个素描的基本配置。盆地通常包含分离室快速混合和沉降。前两个步骤的关键实现良好的澄清。最初一段时间的湍流混合需要混凝剂ans悬浮物之间的联系。这是紧随其后的是一段温和搅拌这有助于增加粒子碰撞和浮冰的大小。保留时间一般3至5分钟,15到30分钟絮凝,并为解决4到6小时。凝结剂添加到污水的快速混合室,有时立即上游。水经过混合室和进入沉淀池。 Refer again to Figure 21, which is a classical large-坦克澄清器。水通过周长,而凝聚粒子沉入杯底。积累的污泥被刮到污泥收集盆地移除和处置(有时后加工,第十章中讨论)。干净的水流堰,在一辆坦克,这被称为clearwell。一个矩形的传统澄清器如图22所示。这个单位被称为水平盆地澄清器。 开车 开车 通常有利于采用高固体接触区实现优质的废水。这是完成在一个上升气流澄清器,所谓因为水流向上通过澄清器作为固体沉入杯底。大多数上升气流澄清器solids-contact或污泥层类型澄清器,在理论上有所不同的操作。展示了这两种类型的单元的横截面图23和24。这两个单位澄清器中有一个倒锥形。内锥是一种快速混合区和区域的高固体浓度。混凝剂添加在快速混合区或澄清器的上游某处。 搅拌器 搅拌器 搅拌器 搅拌器 在solids-contact澄清器原水是卷入的主要混合区,最初的地方混凝和絮凝发生。二级混合区用于生产大量的粒子碰撞,这样更大的浮冰上小颗粒夹杂其中。水通过倒锥进沉降区,固体沉淀到底和澄清水堰流。固体被吸引回到主要的混合区,导致大浮冰的再循环。固体的浓度在混合区由偶然的或连续的控制排污污泥。 一些应用程序指针澄清器l。2。 主要凝结剂需要良好的混合仔细阅读所有设备手册和知道的操作范围和限制试验不同的喂点饲料聚合物不太接近氯或其他氧化剂使用稀释水高分子聚合物分开喂养观察排污仔细看centerwell故障诊断和观察需要任何化学剂量的变化优化操作变量(例如,污泥床深度,涡轮速度、化学饲料率等) 的污泥层澄清器(图24)更进一步,通过澄清器的水从底部通过一条毯子充当一个过滤器的悬浮物。倒锥内澄清器产生越来越横截面积从澄清器的底部到顶部。因此,水的向上的速度降低,因为它接近顶部。在某种程度上,水的向上的速度完全平衡的下行速度固体粒子和粒子悬浮,与重粒子悬浮接近底部。水含有絮凝的固体向上通过这个毯子,粒子被吸收到更大的浮冰上,这就增加了浮冰大小和滴下来到一个较低的水平。最终落在澄清器的底部循环或吸引了。 尽管这些过程看起来相对简单,特别是在许多化学制造业务或单位流程,有很多操作问题,可以使操作员悲惨的生活。过度的浮冰结转是一个非常普遍的问题。这是最常与液压过载或意想不到的流动条件。你可以解决这个问题依靠平衡流(计量澄清器的流动),这将有助于抑制激增。不幸的是,液压过载条件并不是唯一的原因过度浮冰延滞。其他原因很多热电流,短路效应,低密度的浮冰上,化学饲料问题。另一个常见的操作问题是没有centerwell浮冰。这可能是由于饲养不良化学物质或损失的污泥床再循环。参阅侧栏讨论一些一般性的纠正措施在这个页面你可以试一试。 你需要调查和试验和错误实地测试适用于解决其中的一些问题。新设备安装时,明智的做法是花时间shake -和初创时期探索流程和培训操作员的操作限制在如何处理这些类型的问题。 纠正措施的浮冰的问题 过度的浮冰结转 原因:液压过载;流激增。 纠正措施:平衡流消除激增。 原因-。热电流。 纠正措施:平衡流动。 原因:短路。 纠正措施:使用示踪染料确认和识别确切性质的问题。检查clarifler内部混合挡板和修改等。原因:低密度浮冰。 纠正措施:增加混凝剂和絮凝剂剂量。原因:化学饲料问题。 纠正措施:检查泵和仪表设置。确认所有的设置符合预期化学饲料利率。没有浮冰Centerwell原因:化学营养不良。 纠正措施:检查给水泵的操作。检查泵的设置。原因:污泥床再循环丢失。纠正措施:增加循环缓慢。 |
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