有机废水处理药剂说课讲解

1、有机废水处理药剂有机废水就是以有机污染物为主的废水，有机废水易造成水质富营养化， 危害比较大。在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋 白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可 通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为 耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少， 影响鱼类和其他水生生物的生 长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气 味，使水质恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水 中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示。鉴于有机废水对水体的危害，在 生产生活中必

2、须对其进行处理。物化法常作为一种预处理的手段应用于有机废水处理， 预处理的目的是通过 回收废水中的有用成分，或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物， 提高生化性，降低生化处理负荷降，提高处理效率。一般常用的物化法有萃取法、 吸附法、浓缩法、超声波降解法等。为了使废水处理后达标排放或进行回用，在处理过程需要使用多种化学药剂。根据用途的不同，可以将这些药剂分成以下几类：絮凝剂：有时又称为混凝剂，可作为强化固液分离的手段，用于初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理等工艺环节。助凝剂：辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。调理剂：又称为脱水剂，用于对脱水前剩余污泥的调理，其品种包括上述的 部

3、分絮凝剂和助凝剂。破乳剂：有时也称脱稳剂，主要用于对含有乳化油的含油废水气浮前的预处理，其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。消泡剂：主要用于消除曝气或搅拌过程中出现的大量泡沫。pH调整剂：用于将酸性废水和碱性废水的 pH值调整为中性。氧化还原剂：用于含有氧化性物质或还原性物质的工业废水的处理。消毒剂：用于在废水处理后排放或回用前的消毒处理。以上药剂的种类虽然很多，但一种药剂在不同的场合使用，起到的作用不同， 也就会拥有不同的称呼。（比如说CI2,应用在加强污水的混凝处理效果时被称为 助凝剂，用于氧化废水中的氰化物或有机物时被称为氧化剂，用于消毒处理自然就被称为消毒剂。)废水处理药剂种类繁多，

4、其中最常用的废水处理药剂是絮凝剂， 絮凝剂分两 大类：无机絮凝剂，有机絮凝剂。絮凝剂的工作原理：絮凝沉淀法是选用无机絮 凝剂(如硫酸铝)和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵(PAM)配制成水溶液加入废水 中，便会产生压缩双电层， 使废水中的悬浮微粒失去稳定性， 胶粒物相互凝聚使 微粒增大，形成絮凝体、 矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水 相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物， 从而达到水处理的效果。 为提高分离效 果，可适时、适量加入助凝剂。处理后的污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面 基本上可达到排放标准，可以外排或用作人工注水采油的回注水。 无机絮凝剂：无机絮凝剂为高价金属盐，如硫酸铝

5、、硫酸铁、氯化铁、四氯 化钛及无机酸和碱。无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本低、腐蚀性强的缺点。无机高分子絮凝剂是 20 世纪 60 年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。 与传统絮凝剂相比， 它能成倍的提 高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。加上产品质量稳定，无 机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%60%。简单的无机聚合物絮凝剂， 这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合 物。如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁 (PFS)等。无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好，其根本原因在于

6、 它能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作 用，从而使胶体凝聚。 同时还发生物理化学变化， 中和胶体微粒及悬浮物表面的 电荷，降低了S电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性， 使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，沉淀的表面积可达(2001000)m2/g,极具吸附能力。以下是对部分无机絮凝剂的介绍： 聚合三氯化铁 (PFC)a. 物化性能：棕黄色粘稠液体。相对密度 1.450,酸性，易溶于水。聚合氯化 铁是 20 世纪 80 年代后期，针对铝盐絮凝剂残留铝对人体带来严重危害及铝的生 物毒性等问题， 铁盐絮凝剂混凝效果差、 产品稳定性不好等不足

7、， 研制开发的新 型无机高分子絮凝剂。 聚合氯化铁絮凝效果与三氯化铁比较要高得多。 当处理的 水温较低时，效果更明显。b. 制备方法：在三氯化铁溶液中加入氢氧化钠，生成碱式氯化铁一钠，加入氢氧化钙生成碱式氯化铁一钙。 要求铁离子(Fe3+)浓度在0.010.75mol/L，氢氧 根与铁的比(OH/Fe)在02.5之间。具体配制如下：将10mL 0.5mol/L六水氯化 铁(FeCI3 6H2O)用水稀释到200mL，在快速搅拌下，缓慢地加入 50mL 0.25mol 的氢氧化钠，控制碱化度为 11%左右，即为产品。每次制备数量不宜过多，制备 后立即使用。存放不得超过20h，否则溶液将发生变化。

8、c. 产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投 加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量2050mg/L,适用pH值范围广，处理后水的 pH 降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚合氯化硫酸铁 (PFCS)a. 物化性质：棕黄色粘稠液体，无味或略带氯气味。相对密度1.450,酸性，易溶于水。b. 制备方法：(1) 以FeSO4为原料，FeSO4用量为23%64%,水用量为15%20%,催化剂用量为2%8%,次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。(2) 以硫酸铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中和

9、调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体 产品。c. 产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量2050mg/L，适用pH值范围广，处理后水的 pH 降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚磷硫酸铁 (PPFS)a. 物化性能：深红棕色液体，经浓缩、干燥得红棕色固体。聚磷硫酸铁是新 型无机高分子净水剂， 它是在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根而合成的。 其特点 是不仅可以用于 pH 范围广的水质，而且其水解、沉降速度快，对废水中的 S2-， COD、浊度有较高的去除率。b. 制备方法：聚磷硫酸铁的制

10、备原理是先由硫酸亚铁经氧化制备聚合硫酸铁， 然后向聚合硫酸铁溶液中加入计量的磷酸钠， 在一定的温度下， 反应一段时间后， 即生成聚磷硫酸铁，将溶液浓缩干燥，可得红棕色固体产品。 在反应器内加入 硫酸亚铁，然后加入计量的 98%的浓硫酸和 30%的过氧化氢水溶液，将其加热 至80r反应2h。然后再加入计量的磷酸钠，在80r下，反应0.5h即得深红棕色 液体，产物经浓缩、干燥，得红棕色固体。c. 产品应用：聚磷硫酸铁是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在710之间混凝效果最佳，对 COD 有好的去除效果。 聚硅硫酸铝 (PASS)a. 物化性能：聚硅酸硫酸铝是无色透明液体，有效浓度2%左右。b. 制

11、备方法：一般由含有适量硫酸根的聚合氯化铝、聚合硫酸铁等作原料。王德英等报道了用 AI3+ : SiO2=1 : 1的摩尔比，用硅酸钠、硫酸和硫酸铝作原 料制备聚硅酸硫酸铝絮凝剂。其过程为：取计量的硅酸钠，用去离子水溶解后， 用硫酸溶液调 pH 值到一定范围。将计量的硫酸铝加入到硅酸溶液中，用水稀释 到二氧化硅含量为 2%,充分搅拌后，放置 2h 即制得聚硅酸硫酸铝絮凝剂。c. 产品应用：聚硅酸硫酸铝是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在710之间混凝效果最佳，对 COD 的去除效果也比较好。 三氯化铁a. 物化性能：固体产品为褐绿色晶体，密度 2.898mg/cm3,熔点282C，在空 气中极易

12、吸收水分而潮解。液体产品为红棕色溶液。易溶于水、乙醇、甘油、乙 醚和丙酮，难溶于苯。氯化铁应用于水处理做絮凝剂，在 20 世纪 70 年代初期， 因其良好的溶解性能及优良的絮凝效果， 一度引起广泛的关注。 但由于其强烈的 吸水性，为包装、储存和运输带来不便，使其应用受到一定的限制。b. 制备方法：原料可用铁屑或铁粉、盐酸。为综合利用，也可用烧渣，烧渣中含铁为20%30%。其反应式如下：2Fe+6HCR2FeCI3+3H2T向带蒸汽夹套的反应锅内加入30%31%的盐酸，加热到4050 C时，加入烧渣。烧渣与盐酸 的质量比为 (0.30.5): 1，进行搅拌，当反应锅内溶液达到3880 波美度时，

13、停止加渣，继续搅拌，反应11.5h。当料达到4042波美度时，反应基本完成。 将反应溶液移入另一容器内， 静止一昼夜， 上部黄色透明液体为三氯化铁。 然后 将其蒸发浓缩至5560波美度时，即可冷却结晶，经过 12d，析出棕黄色粒 状三氯化铁结晶，纯度可达 85%以上。在生产中要控制好温度和波美度。c. 产品应用：该产品用于饮用水及工业给水净化处理。液体产品可直接计量投加，固体产品需在溶解池调配成 10%20%溶液后计量投加。 固体产品吸湿性 极强，开封后最好一次性配成溶液，有效投加浓度一般在1050mg/L。产品腐蚀性强，投加设备需进行防腐处理，操作工人应配备保护设施。可用于活性污泥脱水。 使

14、用的 pH 值范围为 6.011.0，最佳的 pH 值范围为 6.0 8.4。通常的用量为5100mg/L。形成的絮凝体粗大，沉淀速度快，不受温度的 影响。用它来处理浊度高的废水，效果更显著。它的腐蚀性大，比硫酸亚铁的腐 蚀性强，能腐蚀混凝土和使某些塑料变形。当它溶解于水时，产生氯化氢气体， 污染周围环境。三氯化铁不仅可做絮凝剂，也可做防水剂等。 聚丙烯酰胺a. 物化性能：固体聚丙烯酰胺的密度 23 C为1.302g/cm3玻璃化温度153C, 软化温度为210C。热稳定性良好。能以任意比例溶于水，水溶液为均匀透明的 液体。当溶液浓度高于 10%时,可呈现出类似凝胶状的结构。 长期存放的聚丙烯

15、 酰胺水溶液， 溶液黏度将会下降， 特别是在贮运条件较差时更为明显。 应严格控 制存放温度在50C以下，防止直接曝晒外，可在溶液中添加少量的稳定剂，以 使聚合物水溶液保持稳定。b. 制备方法：在21.0-25.0%的丙烯酰胺水溶液中加入纯碱，并且将温度调节 到 5-12摄氏度；通入氮气，并且加药剂及引发剂，经过一段时间的聚合反应后， 温度上升到 70-90摄氏度左右时，通入蒸汽进行水解，水解 1-4 小时后成胶；胶 块经造粒机造成胶粒后， 再进行干燥； 干燥后的颗粒和加入的热稳定剂以及增粘 剂经过研磨和筛分后，形成最终产品。c. 产品应用：主要应用于工业上的固液分离过程，包括沉降、澄清、浓缩及

16、 污泥脱水等工艺，应用的主要行业有：城市污水处理、造纸工业、食品加工业、 石化工业、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。 用在城市污水及肉类、 禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上， 通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优 异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集成大块絮状物，从其悬浮液中分离出来。 效果明显，投加量少。 聚合氯化铝铁a. 物化性能：聚氯化铝(Poly aluminum Chloride) 代号PAC。通常也称作净 水剂或混凝剂，它是介于 ALCL3 和 AL(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合 物，化学通式为

17、 AL2(OH)NCL6-NLm 其中 m 代表聚合程度， n 表示 PAC 产品的 中性程度颜色呈黄色或淡黄色、 深褐色、 深灰色树脂状固体。 该产品有较强的架 桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。聚合 氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝沉淀速度快，适用PH值范围宽，对管道设备无腐蚀性， 净水效果明显， 能有效支除水中色质 SS、 COD、BOD 及砷、汞等重金属离子，该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领 域。b. 制备方法：聚合氯化铝的合成方法有很多种，按照原材料的不同

18、，可分为 金属铝法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝法、氯化铝法等。I. 金属铝法：采用金属铝法合成聚合氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料， 如铝屑、铝灰和铝渣等。 由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应， 经 熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝，再经稀释过滤，浓缩，干燥制得。在工艺 上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCI，产品质量不易控制；碱 法生产工艺难度较高，设备投资较大且用碱量大， pH 控制费原料，成本较高； 用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能达到国家标准。II. 氢氧化铝法：氢氧化铝粉纯度比较高，合成的聚合氯化铝重金属等有毒物 质含量低， 一般采用加热加压酸溶的生

19、产工艺。 这种工艺比较简单， 但生产的聚 合氯化铝的盐基度较低， 因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉 中和两道工序。III. 三氧化铝法：含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、 煤矸石等。 该生产工艺可分为两步： 第一步是得到结晶氯化铝， 第二步是通过热 解法或中和法得到聚合氯化铝；IV. 氯化铝法：采用氯化铝粉为原料，加工聚合氯化铝。这种方法应用最为 普遍。可用结晶氯化铝于170C进行沸腾热解，加水熟化聚合，再经固化，干燥 制得。V. 碱溶法：先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。 这种方法的制得的产品颜色外观较好， 水不溶物较

20、少， 但 氯化钠含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业化生产成本较大。C.产品应用：1.净水处理：生活用水、工业用水；2.城市污水处理；3.工业 废水、污水、污泥的处理及污水中某些渣质回收等；4对某些处理难度大的工业 污水，以PAC为母体，掺入其他药剂，调配成复合 PAC，处理污水能得到惊喜 的效果。 聚合硫酸铁a.物化性能：聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂，形态性状是 淡黄色无定型粉状固体， 极易溶于水， 10%（质量）的水溶液为红棕色透明溶液， 吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理b. 制备方法：聚合硫酸铁的制备主要有直

21、接氧化法法和催化氧化法。大多数PFS 的制备采用直接氧化法， 此法工艺路线较简单， 用于工业生产可以减少设备 投资和生产环节， 降低设备成本，但这种生产工艺必须依赖于氧化剂， 如： H2O2、 KClO3 、HNO3 等无机氧化剂。催化氧化法一般是选用一种催化剂，利用氧气或 空气氧化制备聚合硫酸铁。 以下是制备聚合硫酸铁的具体操作方法： 双氧水氧化 法，氯酸钾 （钠 ）氧化法，次氯酸钠氧化法，硝酸氧化法，催化氧化法。c. 产品应用：污水处理和处置还原、稳定和无害化 ；严格控制的稀土工业废水 中的重金属和有毒、聚合硫酸铁有害物质含量 ;在安全、环保和经济复苏的前提 下,利用废水、聚合硫酸铁废气的

22、能量和资源 ,实现废水、废气治理和综合利用、 节能减排、实现循环经济发展的目的。除了以上介绍的絮凝剂外， 无机絮凝剂还包括聚丙烯酸钠、 羧甲基纤维素钠 以及柠檬酸钠等，在此不作详细介绍。有机高分子絮凝剂出现于 20世纪 50年代，它们应用前途广阔， 发展非常迅 速。已用于给水净化，水 /油体系破乳，含油废水处理，废水再资源化及污泥脱 水等方面；还可以作油田开发过程的你将处理剂，选择性堵水剂，注水增稠剂， 纺织印染过程的柔软剂，静电防止剂及通用的杀菌，消毒剂等。有机絮凝剂包括合成有机高分子絮凝剂，天然有机高分子絮凝剂和微生物 絮凝剂。以下分别对三类有机絮凝剂进行介绍： 合成有机高分子絮凝剂：合成有极高分子絮凝剂多为水溶性聚合物， 具有分子量大， 分子链官能团多 的特点。按所带电荷不同分为阳离子型，阴离子型，非离子型和两性型聚合物。