由于水质污染主要是水中有毒有害物质引起的污染,因此上 述废水排放标准主要规定了各类有毒有害物质在废水排放时允许 的含量。总之,水质指标是表征水质优劣的一个客观度量,也是水 处理工作者进行水处理的目标和依据。 ★第1、2章主要参考文献 1.徐寿昌等.I业冷却水处理技术,北京:化学工业出版社,1984. 2.陆柱,郑士忠,钱滇子等.油田水处理技术,北京:石油工业出版社,1990 3.顾夏声.水处理工程,北京:清华大学出版社,1985 4.许保玖.给水处理,北京:中国建筑工业出版社,1979 5.汤鸿霄,用水与废水化学基础,北京:中国建筑丁业出版社,1979 6.杨钦,严煦世.给水丁程,北京:中国建筑工业出版社,1986 7.李圭白,水的社会循环和水资源可持续利用,给水排水,1998,24(9):1. 8.陈家琦.展望21世纪中国水问题及其对策,科学对社会的影响,1996(2): 43~4 9. W.J. Weber. Jr.: Physicochemical process for water quality control Wiley and son,1972. 0. Walter Rest. Water scarcity sustainable development intergrated water manag ment in developing countries. New World Water, 1999, Oct: 9-11 11. John Rose. The boiling effect: innovation for achieving sustainable chean water Water 21, 1999, Sep-Oct: 16-19 12. Piet Odendaal. Water quality management in developing countries, New World Water,1999,ot:9~11 13. James Birkett. Water Reuse- Finding water for a growing world population. World of Water,2000.1999:136~141 18
第3章水的预处理技术 在给水处理和废水处理中,经常需要有一个预处理过程。预 处理的目的主要是①减少后段处理和深度处理的负荷;②延长 装置的寿命,减少药剂的消耗;③降低总的处理成本和费用。在 给水处理和废水处理中通常采用的预处理技术有混凝技术、澄清 技术、过滤技术和软化技术。现分述如下: 3.1混凝技术 3.1.1混凝剂及其类型 在混凝处理中选择合适的混凝剂至关重要。常用的混凝剂可 分为天然混凝剂,如淀粉树胶等;无机混凝剂,如铝盐、铁盐等;以 及有机高分子混凝剂,如聚丙烯酰胺聚季铵盐等。如表3-1所 万 表3-1混凝剂的分类 天然混凝剂:淀粉树胶动物胶等 疏酸铝:Al2(S04)3·18H2O 铝盐{明矾:Ah(SO)3K2SO4·12H20 无机混凝剂 棗合氯化铝PAC聚合硫酸铝PAS等 硫酸亚铁:FeSO47H2O 铁盐{硫酸铁FeSO4)3 三氯化铁:FCl6H2O 阴离子型如聚丙烯酸钠 有机高分子混凝剂{阳离子型如聚季铵盐 非离子型如聚丙烯酰胺 各类混凝剂的功能与作用如表3-2所示。 19
表3-2各类混凝的功能与作用 混凝剂类别与名称功能与作用 多价阳离子如A3+,Fe3*等中和水中 铝盐与铁盐(如PAC、FeCl3、悬浮固体颗粒表面的电荷,并形成金 FeSO4) 属氢氧化物,如A(OH)3、Fe(OH)等 能吸附固体颗粒而引起混凝 2氢氧化钙Ca(OHD)2 「可起到值调节剂的作用 3海水 海水中含大量的Ca2+、M2+可起到无 机混凝剂的作用 4阴离子或非离子型高分子混凝剂可对水中颗粒起架桥絮凝作用 5阳离子型高分子混凝剂 有中和电荷作用并通过架桥生成大的 絮体 现将无机混凝剂与有机高分子混凝剂的性能分别介绍和讨论 如下。 3.12无机混凝剂的性能 某些两价或三价的金属盐如铝盐和铁盐是常用的水处理无机 混凝剂。它们的性能,如应用的pH值范围以及优缺点如表3-3 所示。 表3-3无机混凝剂的类型和特性 性能 类型 有效H值范围 优点缺点 1.铅盐加应用范围p=4-11 价格低廉 1生成絮体较轻 硫酸铝优化范围:pH=5-7 2浊度去除率高2.超过pH值范崮 3.腐蚀率较低 将失效 2.橐合氯化 应用范围:pH=4~10 1.混凝效果比单1.价格比单一的铝 的铝盐好 盐贵 铝PAC 优化范围:pH=5.5 2.不需要或很少|2.絮体轻超过p 7.5 需要加碱中和 值范围效果 3. FesO4 应用范围p=8-121.价格低廉 浊度去除较差 优化范围:pH=9-112.生成絮体较重 有效pH值范围 较窄 1.生成絮体较重 腐蚀性强 4.FeCl3、 应用范围:pH=4~12 Fe2(SQ4)3优化范围pH=5~11 2.pH碱性范围仍2.有时需用较多的 有效 pH值调节剂 20
表3-3中的铝盐以硫酸铝为例。其混凝反应如下 Ah(SO4),18H,0+ 3Ca(HCO,)2-2Al(OH)3+ 3CaSO4+ 6CO2+18H20 AL,(S04 )318H,0+3Ca(OH)2-2Al(OH)3+3CaSO 4 +18H20 如以明矾为例,则混凝反应如下: Al2(SO4)3K2SO4·24H2O+3Ca〔HCQ3)2一·2A(OH)3+ 3CaSO 4 +K,sO4 +6C02+24H,0 Al,(SO4)3. K2S04 24H20+ Ca(OH)22AI(OH),+3CaS04 K2S04 +24H,o 由上述混凝反应可知,在水中投加铝盐混凝剂,之所以能起到 混凝作用,是由于通过混凝反应生成的Al(OH)3胶体能吸附水中 的杂质,使水中的胶体和浊度物质发生共沉淀反应,导致生成大的 颗粒而达到快速沉降的效果。但单一的硫酸铝混凝剂的缺点是使 用的水质pH值范围较窄,此外在处理低温低浊度水时,硫酸铝的 混凝效果较差。而在此基础上发展起来的聚合氯化铝(PAC)等, 则在水温低时处理仍有效,故更适合北方地区使用。此外聚合铝 的有效铝含量较高,可以使投药量较低,而且与硫酸铝相比矾花的 形成较快,因而混凝效果更好。 另一类无机混凝剂铁盐以硫酸铁为例的混凝反应则如下式 Fe2 (SO4)3+3 Ca(HCO,)22Fe(OH)3+3 CaS04+6CO2 Fe(S04)3+3Ca(OH)2 2Fe(OH)3+3CaSO4 以硫酸亚铁为例,则混凝反应如下所示: FeSO,7H20 2Ca( HCO, )2+202+2Fe(OH)3+2C aSO4+ 4CO2+13H2O FeSO4 7H20+2Ca(OH)2+302-*Fe(OH)3+2CaS04 +6H,0
由此可知,铁盐与铝盐有所不同,但类似铝盐生成Al(OH)3而 铁盐的反应产物是Fe(OH)3。它的作用与A(OH)3相似也可以生 成矾花起到混凝作用,但总的说来铁盐适用的pH值范围较宽。 3.1.3有机高分子混凝剂的性能 在水处理中具有良好效果的高分子混凝剂具备一些性能:① 易溶于水,即高分子混凝剂需能分散和溶解在水中,才能与水中的 悬浮颗粒进行混凝反应;②在分子结构上具有能反应的官能团, 这种官能团可以是非离子型、阴离子型或阳离子型;③当溶解在 水中时有较大的扩展,因而需要有较高的分子量。根据这些要求, 近一个时期来,聚丙烯酰胺PAM是水处理中最常用的高分子混凝 剂。非离子型PAM如下式所示: ECH2-CH] CONH2 其中n代表聚合度,一般在20000~900,而PAM的分子量 则一般为1500000~8000000 聚丙烯酰胺的主要性能如表3-4所示。 衰3-4聚丙烯酰胺的主要性能 0.1%溶液粘度 类型 溶解度%有效pH值范围在水处理中的应用 应用范围3~9可用于造纸、纺织 .非离子型10~1000.1-0.3 优化范围4-8印染等废水处理 2弱阴离子型50-2000.05-0.2应用范围4-10絮凝速度快,可用于 优化范围:6-9污泥脱水等 应用范围5-12处理含悬浮固体高 3.阴离子型 150~400005-0.1 优化范围:7~1的无机废水 4.阴离子型 应用范围:1-10生成絮体强故投 三元共聚物/50-1500.05-0.2 优化范围:4~8量可减少 ·22