絮凝剂在自来水净化和污水除磷中的应用差异性_朱学红

作者简介:朱学红，本科，高级工程师，研究方向为水污染治理、污泥处理处置引用文献格式:朱学红等．絮凝剂在自来水净化和污水除磷中的应用差异性［J］．环境与可持续发展，2017，42(1):104－106．絮凝剂在自来水净化和污水除磷中的应用差异性朱学红王斌李宝生陈杨(漯河市水务投资有限公司，河南漯河462000)【摘要】对絮凝剂在自来水净化及污水除磷中的机理差异性进行了分析，结合絮凝剂在污水除磷方面的应用实例，发现投加低PH值、低盐基度絮凝剂和强化其初始投加混合强度，可提高絮凝剂除磷的净化效果。【关键词】絮凝剂;自来水净化;污水除磷;差异性中图分类号:X823文献标识码:A文章编号:1673－288X(2017)01－0104－03引言水中存在着胶体颗粒，微粒直径小于0.1μm，大于1nm，这些胶体颗粒都带着同号的电荷，它们之间的静电斥力和胶体微粒的布朗运动，使其保持分散的悬浮状态而呈现稳定性，不能用重力自然沉降的方法除去。絮凝剂广泛应用于水质净化处理中。在水中加入絮凝剂可使水中胶体颗粒通过聚集作用而形成可分离的大颗粒，从而使水质得到净化。水处理中最常用的是铝盐和铁盐。随着水处理技术的发展，絮凝剂品种已发展到除无机铝盐、无机铁盐外，还有无机高分子絮凝剂、有机高分子聚合物等品种。本文以无机铝、铁盐为例，对其在自来水水质净化和污水化学除磷应用中的差异性进行了分析，并就其在污水除磷中的应用情况进行实例探讨，以供污水处理人员在辅助化学除磷过程中参考。1化学絮凝的机理絮凝剂的化学絮凝机理较复杂，目前比较一致的解释可概括为以下几个方面［1］:一是压缩水中胶体颗粒的双电层、降低电动势，使颗粒聚集起来，产生沉淀作用;二是吸附电中和胶体颗粒所带的部分电荷，减少静电斥力，使胶体颗粒之间形成聚集作用;三是吸附架桥联接水中胶体颗粒，将胶体颗粒联接在一起，使胶体颗粒聚集而形成絮凝体;四是沉淀物卷扫作用:即当向水中投加较多的铝盐、铁盐作絮凝剂时，若投加量大得足以迅速沉淀氢氧化物Al(OH)3、Fe(OH)3时，水中胶体颗粒可被这些沉淀物在形成时所卷扫而共同沉淀。1.1絮凝剂的水解反应铝盐和铁盐是最常用的絮凝剂，以铝盐为例说明其水解过程。铝盐和铁盐在水中都以三价铝(Al3+)和三价铁(Fe3+)的各种化合物存在。就以铝盐为例，不论铝盐以何种药剂形态加入，在水溶液中即使铝以单纯离子状态存在，也不是以Al3+而是以水合铝络离子［Al(H2O)6］3+状态存在。当pH＜3时，在水中主要是这种状态。如pH升高，水合铝络离子发生水解，生成羟基铝离子。随着PH的升高，最终将产生氢氧化铝沉淀物。这个过程反应如下:［Al(H2O)6］3幑幐+［Al(OH)(H2O)5］2++H+［Al(OH)(H2O)5］2幑幐+［Al(OH)2(H2O)4］++H+［Al(OH)2(H2O)4］幑幐+［Al(OH)3(H2O)3］+H+1.2絮凝剂的缩聚反应铝盐的水解反应要复杂得多，实际上，铝盐水解过程中产生的羟基铝离子，随着分子中羟基离子(OH－)增加，各离子的羟基可发生架桥连接，产生多核羟基络合物，也即高分子缩聚反应。这个过程反应如下:2［Al(OH)(H2O)5］2幑幐+［Al2(OH)2(H2O)8］4++2H2O生成物［Al2(OH)2(H2O)8］4+还可以进一步被羟基架桥成多核聚合物［Al3(OH)4(H2O)10］5+等，生成的多核聚合物也会继续水解，水解和缩聚反应是交错进行，最终产生高聚合度的氢氧化铝絮体沉淀。2化学沉析除磷的机理化学除磷是通过化学沉析过程完成的，污水化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如下:Fe2(SO4)3+2K3PO3+→42FePO4↓+3K2SO4而沉析除磷反应可以简单的理解为:水中溶解状的磷酸盐，大部分由离子状物质转换为非溶解、颗粒状物质的过程。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合2017年第1期环境与可持续发展ENVIＲONMENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENTNo.1，2017DOI:10.19758/j.cnki.issn1673-288x.2017.01.031物。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是铝盐、铁盐。3化学絮凝与化学沉析的差异性3.1絮凝与沉析的机理差异絮凝是向水中投加一定量的铝盐、铁盐等类型絮凝剂，通过铝盐、铁盐的水解形成生成羟基铝离子如［Al(OH)(H2O)5］2+、羟基铁离子，随着这些离子中羟基离子(OH－)增加，各离子的羟基可发生架桥连接，缩聚成多核羟基络合物，生成的多核络合物也会继续水解，水解和缩聚反应是交错进行。在铝