工業(yè)廢水物理化學(xué)處理之混凝法

   很多工業(yè)廢水中含有不同種類和數(shù)據(jù)的懸浮體和凝膠。如采礦廢水中含有大量無機(jī)礦物質(zhì)懸浮體，煉焦煤氣廢水含有焦油及懸浮體，一般機(jī)械加工廢水中也含有油脂和懸浮體。這些懸浮體屬無機(jī)微粒。而造紙、制糖、染色工業(yè)廢水中則含有有機(jī)微粒，橡膠工業(yè)廢水中含有懸浮和乳濁的橡膠微粒。陽離子聚丙烯酰胺有機(jī)絮凝劑CPAM與聚合氯化鋁PAC復(fù)合使用時(shí)pH適用范圍為：PAC CPAM，9。其他各種工業(yè)生產(chǎn)廢水中都或多或少含有懸浮體及油滴等。在廢水處理過程中需要首先除去這些懸浮體和膠體。膠體粒子和細(xì)微懸浮物的粒徑分別為1~100nm和100~10000nm。由于布朗運(yùn)動(dòng)和水合作用，尤其是微粒間的靜電斥力等原因，膠體和細(xì)微懸浮物能在水中長(zhǎng)期保持懸浮狀態(tài)，靜置而不沉。因此，膠體和細(xì)微懸浮物不能直接用重力沉降法分離，而必須首先投加混凝劑來破換它們的穩(wěn)定性，使其相互聚集為數(shù)百微米以至數(shù)毫米的絮凝體，才能用沉降、過濾和氣浮等常規(guī)固液分離法予以去除。

 聚丙烯酰胺分子式為［C3H5ON]n，具有很強(qiáng)的絮凝作用。聚丙烯酰胺與水接觸時(shí)，疏水基由于疏水作用轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)，形成不溶于水的粒狀結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)通過氫鍵與水分子結(jié)合形成水合水。聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)中三維網(wǎng)絡(luò)上-COOH基團(tuán)遇水發(fā)生解離，產(chǎn)生-COO-和H 離子，由于高分子鏈上的-COO-不能向水中擴(kuò)散，則網(wǎng)絡(luò)中的H 濃度高于水中的H 濃度，產(chǎn)生了濃度差，使高分子聚合物網(wǎng)絡(luò)外 部的水向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部滲透，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外H 濃度的平衡，因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生了滲透壓，水分子便在滲透壓的作用下向網(wǎng)內(nèi)滲透形成了網(wǎng)孔水。而支化聚合物的電荷衰減行為不同于線性聚合物，不會(huì)發(fā)生重構(gòu)和擴(kuò)散過程。這種網(wǎng)孔水是被高分子網(wǎng)空 間所束縛的自由水，但這種被束縛的水分子仍具有普通水的理化性質(zhì)，只是水分子的運(yùn)動(dòng)受到限制。施用聚丙烯酰胺， 在土壤中形成很多的“小水庫”，當(dāng)遇到干旱時(shí)，“小水庫”因滲透壓的作用而緩慢釋放水分供作物吸收利用，從而有效防止水分流失和無效蒸發(fā)，達(dá)到抗旱保墑。聚丙烯酰胺分子在土壤中遇水溶解時(shí)，分子與土壤顆粒相互作用，對(duì)土壤團(tuán)聚 體的形成起到了一定促進(jìn)作用，促使土壤的沉降系數(shù)、結(jié)構(gòu) 系數(shù)和各級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量明顯提高，并增加土壤水分入 滲率，阻礙土壤結(jié)皮的形成，減少地表徑流，為作物增產(chǎn)提供條件。聚丙烯酰胺能減少0.1mm粒徑 的顆粒51.3%～62.5%。

試驗(yàn)用的活性污泥為含有不同電性的二種物質(zhì)組成, 其中:含Al(OH)3 40%,有機(jī)揮發(fā)分50%。經(jīng)電泳測(cè)定, Al(OH)3。為帶正電荷微粒, 有機(jī)揮發(fā)分微粒則帶負(fù)電荷, 因此對(duì)選用聚丙烯酰胺PAM的電性就不嚴(yán)格, 試驗(yàn)結(jié)果如表1, 表中數(shù)據(jù)是每種藥劑都反復(fù)做了不同加藥量試驗(yàn), 在這些不同加藥量中, 選擇其中回收率高的一組, 以便對(duì)比優(yōu)劣。工業(yè)廢水物理化學(xué)處理之混凝法很多工業(yè)廢水中含有不同種類和數(shù)據(jù)的懸浮體和凝膠。試驗(yàn)說明, 用于污泥離心脫水的聚丙烯酰胺PAM分子量要足夠高(約在50多萬以上)才可達(dá)到回收率在95%以土的滿意效果、至于離子型(由于污泥性質(zhì)所決定)并不嚴(yán)格、用陰、非、陽型的均可, 表中雖然陽性的聚丙烯酰胺PAM用藥量少, 而其處理泥量達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)。如果在試驗(yàn)中任何離子型都可達(dá)到滿意的效果, 建議選用非離子聚丙烯酰胺, 因?yàn)檫@種藥劑貨源廣, 成本低。

電中和作用

   各種微粒在水中形成的分散體系, 按粒徑大小可分為: 真溶液(粒徑<1mμ) , 膠體(粒徑1~100mμ, 粗粒(粒徑>100mμ), 在污水處理中常遇到的處理對(duì)象是膠體及粗粒。粗粒在溶液中可自然沉降, 而膠體則可長(zhǎng)期保持其懸浮穩(wěn)定狀態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在一定差別，為此，還需要改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，提高技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品系列化。膠體為什么能保持懸浮穩(wěn)定性, 可用雙電層模型解釋。膠核微粒本身帶有一定電性, 由于其吸引帶異電荷的反離子, 使得靠近微粒表面處的反離子濃度高, 隨距離的增大, 反離字濃度逐漸降低, 形成雙電層(

擴(kuò)散層的厚度遠(yuǎn)大于吸附層, 一般為吸附層的幾十倍至數(shù)百倍, 所以盡管膠體微粒伺存在著相互的引力, 并在液體中不斷地進(jìn)行著布朗運(yùn)動(dòng), 有著碰撞的機(jī)率, 但是由于擴(kuò)散層的隔離作用, 使得微粒間所具有的引力達(dá)不到相互作用的距離, 不能產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。

   擴(kuò)散層為一不穩(wěn)定層, 隨著膠團(tuán)的不斷運(yùn)動(dòng)及溶液中離子濃度的不同, 其厚度亦在變化。吸附層則是一穩(wěn)定層, 它與原始電荷的電位差稱ζ電位, ζ電位愈大標(biāo)志著擴(kuò)散層愈厚。用陽離子聚丙烯酰胺要比用陰離子聚丙烯酰胺，非離子聚丙烯酰胺或無機(jī)鹽要高數(shù)倍或數(shù)十倍。要想脫除膠休的穩(wěn)定性, 可采用投加與微粒本身電荷相反的電解質(zhì), 達(dá)到降低二電位, 壓縮雙電層的作用, 使得微粒在運(yùn)動(dòng)過程中足以使其引力發(fā)揮有效作用距離,而產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。