聚合氯化鋁(PAC)的鋁離子在水中會發(fā)生水解反應(yīng)。當(dāng)加入堿(如氫氧化鈉)時,氫氧根離子會與鋁離子反應(yīng)。適量的堿可以促進(jìn)鋁離子的水解平衡向右移動,使更多的鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁膠體。例如,反應(yīng)式,堿加入后會中和水解產(chǎn)生的氫離子,從而促使更多氫氧化鋁膠體生成。氫氧化鋁膠體帶有正電荷,它可以通過電荷中和作用吸附水中帶負(fù)電荷的懸浮顆粒和膠體,使它們失去穩(wěn)定性。
同時,氫氧化鋁膠體還具有較大的比表面積,能夠通過吸附架橋作用將多個顆粒連接在一起,形成較大的絮體。這些絮體在重力作用下更容易沉降,從而提高絮凝效果。
堿的種類及對絮凝效果的影響差異
氫氧化鈉(NaOH):是一種強堿性物質(zhì)。使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)時,反應(yīng)比較迅速,能夠快速地提高溶液的堿度,促進(jìn) PAC 的水解。但由于其堿性較強,如果控制不好添加量,很容易使溶液的 pH 值過高,導(dǎo)致鋁離子過度水解形成偏鋁酸鹽,從而失去絮凝作用。
氫氧化鈣(Ca (OH)_2):也稱為熟石灰。它在水中的溶解度相對較小,其溶解過程是一個緩慢釋放氫氧根離子的過程。在與 PAC 混合時,對溶液 pH 值的提升相對緩和,有利于更穩(wěn)定地調(diào)節(jié) PAC 的水解過程。而且,氫氧化鈣中的鈣離子()在一定程度上還可以與水中的某些陰離子(如磷酸根離子)形成沉淀,輔助絮凝過程,提高對特定污染物(如磷)的去除效果。
碳酸鈉(Na_2CO_3):碳酸鈉在水中會發(fā)生水解反應(yīng),產(chǎn)生氫氧根離子,從而提高溶液的堿度。它的堿性強度介于氫氧化鈉和氫氧化鈣之間。同時,碳酸鈉中的碳酸根離子()可以與水中的鈣、鎂離子等反應(yīng)生成沉淀,有助于去除水中的硬度成分,并且這些沉淀也可以作為絮體形成的核心,增強絮凝效果。
確定更好加堿量的方法燒杯實驗(小試):準(zhǔn)備多個相同的燒杯,加入等量的待處理水樣,例如每個燒杯中加入 1L 的污水樣本。
配制一定濃度的 PAC 溶液,如 10g/L,以及不同濃度的堿溶液(以氫氧化鈉為例,可以配制 0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L 等濃度)。
向個燒杯中加入固定量的 PAC 溶液,如 10mL(即 PAC 投加量為 100mg/L),然后開始緩慢加入一種濃度的堿溶液,同時使用攪拌器進(jìn)行攪拌,記錄堿溶液的加入量。先快速攪拌(150 - 200r/min)1 - 2 分鐘,使藥劑與水樣充分混合,再慢速攪拌(30 - 60r/min)10 - 15 分鐘,讓絮體充分生長,較后靜置 15 - 20 分鐘,觀察絮體的沉淀情況和上清液的澄清度。
按照同樣的方法,對其他濃度的堿溶液進(jìn)行實驗,在不同的堿添加量下觀察絮體的大小、沉降速度和上清液的濁度等指標(biāo),找到使絮凝效果堿添加量范圍。
現(xiàn)場調(diào)試與優(yōu)化:根據(jù)小試確定的更好堿添加量范圍,在實際的水處理設(shè)施中進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。按照小試的攪拌和反應(yīng)條件,在實際的反應(yīng)池或絮凝池中添加 PAC 和堿,并對出水水質(zhì)進(jìn)行實時監(jiān)測,包括濁度、懸浮物、化學(xué)需氧量(COD)等指標(biāo)。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的出水水質(zhì),逐步調(diào)整堿的添加量,直到達(dá)到處理效果,同時還要考慮處理成本和設(shè)備運行情況等因素,綜合確定較合適的堿添加量。
實際應(yīng)用中的注意事項水質(zhì)的復(fù)雜性:不同的水質(zhì)對加堿后的絮凝效果影響很大。例如,對于含有大量有機物的污水,加堿雖然可以促進(jìn) PAC 的絮凝,但也會使部分有機物發(fā)生化學(xué)變化,產(chǎn)生新的溶解性物質(zhì),影響的水質(zhì)。因此,在實際應(yīng)用中需要充分考慮原水的水質(zhì)特點,包括有機物含量、重金屬含量、硬度等因素。
混合均勻性:在添加堿和 PAC 時,要確保它們在水中充分混合均勻。如果混合不均勻,局部區(qū)域會出現(xiàn)堿度過高或過低的情況,導(dǎo)致絮凝效果不一致??梢酝ㄟ^合理的攪拌設(shè)備和攪拌方式,如機械攪拌、曝氣攪拌等來實現(xiàn)均勻混合。
后續(xù)處理環(huán)節(jié)的銜接:加堿和 PAC 絮凝后,要考慮后續(xù)處理環(huán)節(jié)的銜接。例如,絮凝后的沉淀過程要保證足夠的時間和良好的沉淀條件,使絮體能夠充分沉降。同時,對于出水的 pH 值,需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),以滿足排放或回用的要求。