化学共沉淀法 碱性化学沉淀法应急处理技术



     碱性化学沉淀法需要与混凝沉淀过滤工艺结合运行,最常采用的方法是通过预先调整pH值,降低所要去除污染物的溶解度,形成沉淀析出物;再投加铁盐或铝盐混凝剂,形成矾花进行共沉淀,使化学沉淀法产生的沉淀物有效沉淀分离,在去除水中胶体颗粒、悬浮颗粒的同时,去除这些金属和非金属离子污染物。由于与混凝剂共同使用,混凝形成的矾花絮体对这些离子污染物可以有一定的电荷吸附、表面吸附等去除作用,对污染物的去除效果要优于单纯的化学沉淀法。

  碱性化学沉淀法可以去除大部分金属和非金属离子污染物。但是在当前的水处理技术条件下,仍存在一些物质难以去除,包括钼、铊、硼等,因此对于含这些污染物的污染源要特别加强监控,防止污染水源。

  碱性化学沉淀法应急处理技术的主要技术要点是调节适宜的pH值、选择合适的混凝剂。由于调节pH值的做法在我国的水厂中并不常用,水厂也缺少相关设备和操作经验因此需要提前做好准备。

  调节pH值

  调整pH值的碱性药剂可以采用氢氧化钠(烧碱)、石灰或碳酸钠(纯碱)。调整pH的酸性药剂可以采用硫酸或盐酸。由于是饮用水处理,必须采用饮用水处理级或食品级的酸碱药剂。碱性药剂中,氢氧化钠可采用液体药剂,便于投加和精确控制,劳动强度小,价格适中,因此推荐在应急处理中采用。石灰虽然最便宜,但沉渣多,投加劳动强度大,不便自动控制。纯碱的价格较高,除特殊情况外,一般不采用。与盐酸相比,硫酸的有效浓度高,价格便宜,腐蚀性低,为首选的酸性药剂。

  对于要求控制pH值的化学沉淀混凝处理,该工艺的理论控制点是指混凝反应之后的pH值,而不是在投加混凝剂之前的pH值。这是由于混凝剂的水解作用会使水的pH值降低,特别是一些酸度较大的液体混凝剂。投加混凝剂后水的pH值一般要下降0.2~0.5,实际的降低数值与水的化学组成和所用混凝剂种类及其投加量有关。

  由于大部分化学沉淀法处理对pH值要求严格,需要精确控制,并且应急处理时水质变化大,时间紧迫,短期内无法积累运行操作经验,因此必须设置pH值在线监测仪和自动加药设备(加碱泵、加酸泵等)。

  在实际工程中,建议先调p H值,后加混凝剂。由于最终反应控制点是在反应池出水处,而加碱点则在进水处,在线p H值计的安装必须考虑两者之间由于混凝反应造成的pH值变化。

  在线pH值计的安装位置可以设在加混凝剂之前或混合池的出口处,便于及时反馈调整加碱量;但应注意需留出混凝反应使pH值降低的余量,确保最终反应控制点处的pH值满足污染物沉淀的要求。在线pH值计也可以设在反应池出水处,以精确控制所要求的pH值,但因加碱点与反应池出水之间存在较长的停留时间,反馈时间长,调整加碱量的难度加大。

  混凝剂选择

 化学共沉淀法 碱性化学沉淀法应急处理技术
  对于需要调节pH值进行混凝沉淀的应急处理,还必须注意所用混凝剂的pH值适用范围。铁盐混凝剂适用范围为pH=5~11,硫酸铝适用范围为pH=5.5~8,聚合铝适用范围为pH=5~9.0。特别要注意的是铝盐混凝剂在pH值过高(p H≥9.5)条件下使用会产生溶于水的偏铝酸根,可能会产生滤后水铝超标问题(饮用水标准铝的限值为0. 2mg/L)。

  部分金属污染物的化学沉淀法需要先进行预处理改变污染物的价态。如三价砷,需要先氧化成五价砷才能使用铁盐法进行化学沉淀;如六价铬,需要首先使用亚铁还原成三价铬,再进行沉淀。

  工程实施中应注意的其他问题

  在应急处理中,由于水中多种离子共存,并且与混凝处理共同进行,所发生的化学反应极为复杂,可能包括分步沉淀、共沉淀、表面吸附等多种反应。因此,基本化学理论主要用于对方案可行性和基本反应条件的初步判断,对于实际应急处理,必须先进行现场的试验验证,以确定实际去除效果与具体反应条件。

  在工程实施中,考虑到水处理设备(沉淀池、滤池)对颗粒物的分离效率,对于计算与试验所得到的控制条件,应留有一定的安全余地。同时还要适当加大混凝剂的药量,必要时使用助凝剂,以提高混凝效果。

  碱性沉淀法对具体污染物的工艺参数

  原理

  多数金属元素会生成氢氧化物、碳酸盐沉淀,因此当水源水pH值达到弱碱性时(一般为pH>8.5),由于水中OH-离子浓度增加,同时重碳酸盐根化为碳酸根,就会生成溶解度低的氢氧化物或碳酸盐从水中沉淀分离。

  验证性试验结果

  适合采用碱性沉淀法的金属元素及其工艺参数如表所示。

  从表中可以看出,根据Ksp值计算得到的污染物沉淀的pH值和实际工艺中可行的pH值并不完全一致。对于镉、铅、银三种金属离子,其实际工艺中可行的pH值低于理论值,这是因为理论计算只考虑了氢氧化物沉淀,而实际水中含有的重碳酸根在一定的pH值条件下转化成碳酸根,并和污染物结合生成碳酸盐沉淀。而铍离子的浓度在pH值大于6.4时确实有大幅度下降,但若达到国标仍需要进一步提高pH值。

  此外,由于铝盐混凝剂在pH值高于9.5时会产生偏铝酸根,造成出水铝超标,所以不适用于需要高pH值的汞、镍等污染物的处理。

  

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