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聚合氯化铝絮凝剂在电厂水处理中的应用

发布时间:2020-07-21     浏览次数:

摘要:为了提高聚合氯化铝在电厂水处理中的处理效果,以某电厂原水为研究对象,以液体聚合氯化铝为絮凝剂,考察在较佳水力条件下,不同投加量下聚合氯化铝对出水浊度、pH、悬浮物、CODcr等指标的影响情况。研究结果表明,较佳水利参数为:快搅转速200r/min,快搅时间45s,慢搅转速80r/min,慢搅时间15min;当投加量为12mg/L时,浊度去除率为90.97%,SS去除率可达91.36%,此时出水水质澄清透明,在较佳投加量的确定和保证出水水质的同时,节约了生产成本。

聚合氯化铝实拍图

引言

絮凝作为水处理基本的操作单元之一,在水处理中占据较重要的地位。絮凝剂按化学成分主要分为无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂三大类。聚合氯化铝(Polyaluminium Chlo-ride,简称PAC)作为无机高分子絮凝剂中的一种,具有用量少、效率高、絮体大、沉降快、净水性能好等优点,在高浊度工业废水、含油废水、造纸废水、增白剂厂生产废水、机械加工废水、洗涤废水和印染废水处理中都有广泛的应用。近年来,随着电厂单机容量的不断增加,对锅炉给水和循环冷却水的水质要求也不断提高,聚合氯化铝因其卓越的絮凝性能在电厂水处理中也逐渐占主流地位。

为了探明聚合氯化铝的投加量对电厂原水出水水质的影响,在实验室条件下模拟絮凝过程实验,分别考察聚合氯化铝在8、10、12、14、16和18mg/L投加量下(以Al2O3含量计)的絮凝效果,得出较佳投加量。现将实验结果分析如下:

一、实验方法

絮凝试验在六联混凝试验搅拌器上进行,在6个1000mL烧杯中加入500mL水样,通过搅拌器控制絮凝水力条件,待絮凝结束,静止沉降30min后取液面下5cm处水样,进行各项指标的测定。

pH、浊度、CODcr、NH3-N、SS等指标根据《水及废水监测分析方法》中的测定方法来测定。

二、结果与讨论

2.1、较佳水力条件的确定

絮凝过程中的水利条件主要包括:快搅转速、快搅时间、慢搅转速、慢搅时间、为找出较佳水利条件,采用4因素3水平正交实验,以水样的除浊率作为试验指标。

利用聚合氯化铝作为絮凝剂进行混凝实验,水样参数为19℃,pH值6.38,浊度99.3NTU,CODcr=19.0mg/L,TP=0.20mg/L,NH3-N=1.742mg/L,SS=81.0mg/L。取500mL水样于1000mL烧杯中,加入10mgPAC(以Al2O3含量计),进行4因素3水平正交实验,静止沉降30min后取液面下5cm处水样测浊度,实验结果见表1。

表1正交实验结果

序号 快搅转速(r/min) 快搅时间(s) 慢搅转速(r/min) 慢搅时间(min) 除浊率(%)
1 100 15 40 10 78.42
2 100 30 60 15 79.15
3 100 45 80 20 80.14
4 200 15 60 20 83.11
5 200 30 80 10 82.30
6 200 45 40 15 87.74
7 300 15 80 15 81.68
8 300 30 40 20 80.44
9 300 45 60 10

79.53

均值K1 79.24 81.07 80.20 80.08  
均值K2 87.72 80.63 80.60 82.86  
均值K3 80.55 82.47 81.37 81.23  
极差R 8.48 1.84 1.17 2.78  
因素主次 快搅转速>慢搅时间>快搅时间>慢搅转速
最佳水平 快搅转速200r/min,慢搅时间15min,快搅时间45s,慢搅转速80r/min

由正交实验表1可知,通过均值和极差分析,快速搅拌转速是影响除浊率的较大因素,转速太快,不利于矾花的形成,搅拌叶片容易将已经形成的矾花打碎,而搅拌速度过慢,则不利于PAC的溶解以及与待处理水样的充分混合,因此快搅转速为200r/min较佳。通过极差分析,得出影响因素影响除浊率大小的排序为:快搅转速>慢搅时间>慢搅转速>快搅时间。由均值大小得出较佳水利参数为:快搅转速200r/min,快搅时间45s,慢搅转速80r/min,慢搅时间15min。

2.2、PAC投加量对浊度的去除效果

如图1所示,,当PAC投加量小于10mg/L时,混凝效果不明显,浊度去除率低。这是由于PAC投加量不足时,形成的矾花少,矾花的卷扫携带作用不明显,导致水样中的胶体颗粒只能部分去除,所以出水浊度仍然很高,浊度去除率较低。当PAC投加量大于14mg/L时,出水浊度同样较高,浊度去除率也较低,混凝效果亦不明显。这是因为絮凝剂PAC本身就具有一定浊度,当投加量过大时,必然导致其出水浊度也会随之增大加。所以PAC投加量过少出水效果难以保证,而过多又会造成浪费,且影响混凝效果,当投加量为12mg/L时为较佳投加量,浊度去除率为90.97%。

图1PAC加药量对浊度的去除效果

2.3、PAC投加量对pH的去除效果

由于PAC本身pH值为酸性,而原水pH为7.38,混凝后出水pH应呈减小趋势,但是不同PAC投加量间体积较溶液体积相差太小,稀释后可忽略不计,故PAC投加量对出水pH的影响整体降低,但波动不大,见图2。

图2PAC加药量对出水pH的影响

2.4、PAC不同投加量对CODcr的影响

含有大量有机物的水通过除盐系统会污染离子交换系统,特别容易污染阳离子交换树脂,降低树脂交换能力。有机物通常在预处理(混凝、澄清和过滤)中得到去除,但在除盐系统中无法去除,因此有机物会通过补给水带入锅炉,从而进入蒸气系统和凝结水中,造成系统腐蚀。在循环水系统中,有机物含量高会促进微生物的生长繁殖。因此,不管对除盐、炉水或者循环水系统,COD越低越好。表2为不同加药量对原水混凝后出水CODcr的影响。

表2PAC加药量对出水CODcr的影响

加入量 8mg/L 10mg/L 12mg/L 14mg/L 16mg/L 18mg/L
出水CODcr 65 75 96 100 120 124

由表2看出,随着PAC的加入量增加,出水CODcr也随之增加。这是由于PAC加入后,原水中的Cl-含量大大增加。通过对高浓度氯离子样品CODcr的研究发现,当Cl-浓度增加时,CODcr同时增加。通过对城市生活污水处理研究得出,随PAC投加量的增加,CODcr的去除率呈迅速增加的趋势,当投加量(以Al2O3计)为8mg/L时,去除率为42.9%,达到较大值,此后再增加PAC的投加量,CODcr的去除率不再变化。这证实试验过程中CODcr值越来越大完全是由于Cl-含量增加导致的,水体中真实的有机物含量已得到良好的去除。

2.5、PAC投加量对悬浮物的影响

经过投加PAC絮凝处理后,原水的SS含量大大降低。由图3看出,当PAC投加量在12mg/L时,絮凝出水SS仅为7.0mg/L,SS去除率可达91.36%,出水水质由原水浅黄色变为透明澄清,为后续深度除盐提供了保障。

图3OPAC加药量对出水SS的影响

3、结论

通过投加PAC进行絮凝试验后,出水水质澄清且在不同投加量下处理稳定效果好。在实际运行过程中,通过试验出水浊度指标、当时所用PAC的质量以及不同阶段港口水质情况等,确定在水力条件为快搅转速200r/min,快搅时间45s,慢搅转速80r/min,慢搅时间15min时,PAC较佳投加量为12mg/L,在提高出水水质的同时降低药品消耗的费用,从而达到高效低能的目的,为电厂在实际运行中提供参考。

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