1. 酸洗磷化廢水,除鐵!!!
你提的問題有問題,鐵離子會與磷酸鹽反應,不共存,你的磷酸鹽不是正磷回酸鹽;如果現答在加片鹼只生成墨綠色沉澱,可能是磷酸鹽的緩沖作用,會比較難沉澱;若用石灰調節pH,還具有除磷功能,磷酸鹽生成緩沖劑的現象消除,加上石灰渣多,比較利於沉澱,用石灰調節時,建議先調節到中性,再反應30分鍾,pH值會上升,之後鐵鹽就去除了,沉降性也會提高。具體的廢水處理問題你可以到環保通提問,大家相互交流經驗
2. 污水處理時,用石灰與用片鹼處理(氧化鋁)酸水哪個廢渣多哪個劃算
石灰的廢渣更多;因為中和此種酸水都會產生氫氧化鋁沉渣,而石灰本身就有很多版不溶物,使用權後廢渣量起碼是使用片鹼後的2倍以上。從成本上來分析的話,如果是熟石灰,主要成分是氫氧化鈣,其特性是微溶,雖然石灰與片鹼的鹼當量相當,但實際使用過程中,石灰用量稍微大些。但價格上,石灰遠遠低於片鹼。所以成本還是石灰劃算。可以綜合實際情況和廢渣處理費看看哪個劃算。具體的可以到環保通跟大夥交流
3. 石英砂酸洗廢水處理,石灰投加量多少沉澱物有多少
PH=0.5的水需要與PH=13.5的鹼中和,才恢復中性。PH如果調製成13.5,需要石灰濃度是專11.7g/l。水量是40t/h,石灰量為11.7*40=468kg/h,所以,每小時投加量屬為468kg,氫氧化鈣乾粉。看看你的氫氧化鈣乾粉純度,實際用量為468/純度。
產生的沉澱物應該是氟化鈣,根據化學反應方程式,和含水率,可以算出沉澱物的量。
4. 酸洗廢水怎麼處理
鋼鐵工業硫酸洗廢水處理工藝主要有中和法、硫酸鐵鹽法、有機溶液萃取法、滲析法、離子交換法等方法。
蒸汽噴射真空結晶法
將廢酸液用霧化效率高的噴頭噴射到燃燒著的火焰上,使水分蒸發,一般可得到約35%的硫酸和部分一水硫酸亞鐵。其工作原理是:通過蒸汽噴射器和冷凝器,使蒸發器和結晶器保持一定的真空度。
當溫度適宜廢液通過時,其中的水分在絕熱狀況下蒸發,從而濃縮了廢液,降低了廢液溫度,相應地降低了硫酸亞鐵的溶解度,增加了它的過飽和程度。同時蒸發器中由於硫酸的加入,使硫酸亞鐵的過飽和程度進一步提高。在此情況下,硫酸亞鐵結晶析出。此方法要求使用的材質有較高的耐腐蝕性,易於產生二次污染或運行不穩定而不能正常生產。
蒸發濃縮-冷卻結晶法
其基本原理是利用負壓蒸發濃縮廢液,然後在低溫下從廢液中析出硫酸亞鐵結晶並得到再生硫酸。適用於回收大型鋼鐵廠的酸洗廢液中的硫酸亞鐵和硫酸。
調酸-冷凍結晶法
冷凍結晶處理硫酸酸洗廢液,是通過控制硫酸亞鐵從廢液中結晶的條件,使硫酸亞鐵結晶分離。達到凈化酸洗廢液及回收硫酸亞鐵的效果。其主要流程是向廢酸洗液中加濃硫酸,使硫酸的重量百分比濃度調低,再用致冷法使廢液溫度降至零度,以降低硫酸亞鐵的溶解度並結晶析出,經過濾固液分離。回收硫酸亞鐵,並將除去硫酸亞鐵的再生酸回用。調酸-冷凍結晶法具有工藝流程短、設備投資省、動力消耗小、勞動定員少、運行費用低和易操作、無二次污染等優點。適合我國中小型企業少量鋼材硫酸酸洗廢水的治理。
鹼液-硫酸亞鐵共沉澱法
該法是將中和法和硫酸亞鐵法結合起來處理酸性廢水的。其基本原理是:在廢水中加入鹼液或石灰以中和酸性廢水,生成硫酸鈉。生成的硫酸鈉仍具有一定的溶解度,需投入聚丙烯醯胺絮凝劑,使金屬離子聚集沉降。採用兩級處理,將第一級處理所得的沉渣用攪拌器攪拌,以破壞沉澱與液相中離子的平衡,再經中和塔,使其充分反應,再進行第二級沉降處理,以獲得較好的效果,更多酸洗廢水處理劑硫酸亞鐵資料請至http://www.cl39.com/望採納。
5. 污水處理站用氫氧化鈣(石灰)來替代片鹼進行中和酸鹼廢水,請給與可行性上的指導。謝謝
用那種90%工業氫氧化鈣處理。。成本比片鹼低3~4倍,出泥量也不會多很多。。我剛做完這個。。效果不錯。出水效果比用鹼更清。。
6. 酸洗廢水處理工藝相關的文獻綜述
酸洗廢水處理工藝相關:
根據不同的酸洗介質,酸洗廢水中可能含有下列組分中的幾種組分,即鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、檸檬酸、氨基磺酸、乙二胺四乙酸、甲酸與經基乙酸、表面活性劑、銅絡合劑、緩蝕劑以及被清洗下來的金屬氧化物、各種沉積在鍋爐受熱面上的水(鹽)垢等,酸洗廢水處理應包括中和酸性、去除重金屬離子、去除氟離子、降低化學耗氧量(COD)、去除懸浮物或沉澱物等幾部分。下面按酸的種類及涉及的對象分別介紹。
酸洗廢水處理工藝:
1、鹽酸、硝酸、硫酸廢水
當使用鹽酸、硝酸或硫酸作酸洗介質時,其廢液可在廢水池直接用液體工業氫氧化鈉中和處理到pH值6~9,其反應生成物氯化鈉、硝酸鈉或硫酸鈉為無害鹽類,可直接排放。
酸洗工序完成後,酸洗廢水中殘留酸還有2%~4%。燃煤發電廠也可將酸洗廢水直接排到鍋爐沖灰池,利用這些殘余酸清洗沖灰管道,與沉積在灰管上的碳酸鈣等反應進一步消耗掉殘余酸,有機緩蝕劑和溶解到酸洗廢水中的酸洗雜質、重金屬離子同時也會被煤灰吸附固定在灰場。如果灰場灰水中還殘留有酸度,再通過加鹼調整灰水pH值到6~9范圍即可。
2、磷酸廢液
當使用磷酸作酸洗介質時,其廢液可加入過量消石灰或石灰乳中和處理,其反應生成磷酸鈣沉澱,降低廢水中磷酸根的含量。收集沉澱物經過濃縮脫水,擠壓成塊,將其在安全地方掩埋。
3.氫氟酸廢液
氫氟酸清洗廢液的主要問題是溶液中的氟離子含量過高,必須進行處理。處理方法根據所用葯劑不同分為石灰法、石灰一鋁鹽法及石灰一磷酸鹽法等。其中採用混凝沉澱法配合進行處理比較普遍。
(1)石灰法。使用過量的消石灰或石灰乳與氫氟酸反應生成氟化鈣沉澱是最經濟、有效的處理方法,即將生石灰粉(CaO)或石灰乳[Ca(OH)2]與含氟廢水混合,生成氟化鈣沉澱以使氟離子從廢液中去除的方法。 石灰的加入量應比依據反應式計算的理論量要高,約為廢液中氟含量的2.2倍。所用生石灰中的氧化鈣含量應大於70%,一般使用粉狀生石灰其中氧化鈣含量應在85%以上。氫氟酸廢液處理應在廢水沉澱池中進行,所用的沉澱池與溝道應經過防滲處理。處理過程將石灰粉或石灰乳投入沉澱池並要充分混和攪拌,使其反應完全。應注意經過石灰法處理過的含氟酸性廢液中仍殘留有20mg/L的氟離子,為了提高除氟效率,在加入石灰的同時投入一定量氯化鈣或硫酸鋁,可以使氟離子沉澱更完全,直至游離氟離子小於10mg兒後再排放。
(2)石灰—鋁鹽法。當廢液排放量大的情況下應採用這種方法,向廢液中投加石灰乳,調節pH值至6~7.5,然後投加硫酸鋁或聚合氯化鋁等鋁鹽絮凝劑。利用生成的氫氧化鋁膠體吸附懸浮的氟化鈣微小顆粒及氟離子形成沉澱,這種方法的除氟效果比單純加石灰的效果好。
(3)石灰—磷酸鹽法。先向廢液中加人磷酸二氫鈉、六偏磷酸鈉、過磷酸鈣等磷酸鹽,再加入石灰生成難溶的磷石灰等沉澱把氟離子去除。
(4)其他方法。對於氟含量低的大量含氟酸洗廢液可採用活性炭吸附和陰離子交換樹脂處理的方法加以去除。但是,該處理方法存在的問題是所生成的氟化鈣成為固體廢棄物,在有水存在時,它會在相當長的時間內溶出氟離子,可使溶出的氟離子超過5mg/L。如果是在高氟地區,此問題更要注意防範。在乾旱少雨、地下水位低的地區,可送人儲灰場處置,由於灰場已考慮了防滲及灰中氟化物的影響,可不構成對地下水的污染。不可在砂土地上直接挖坑處理廢液。鑒於廢液處理難的問題,一般不建議採用氫氟酸清洗。
4、檸檬酸廢液
(1)與煤混合燃燒處理。檸檬酸清洗廢液所含的污染物質是其自身的化學耗氧量、緩蝕劑帶人的污染物質及清洗下的鐵與銅。清洗液的pH值在3.5~4較低范圍內,不符合排放標准。檸檬酸是相當穩定的有機酸,常規的氧化方法不易使其分解破壞,但它是碳氫氧化合物,可通過燃燒方式使它在高溫下氧化分解。
當將檸檬酸清洗廢液通過專用的燃燒器在鍋爐爐膛中燃燒分解時,其他所含的緩蝕劑也可隨之分解,鐵、銅等轉變為氧化物進入飛灰及爐渣中。考慮到防止燃燒器發生酸腐蝕,應調節檸檬酸清洗廢液pH值為7~9,然後用專用燃燒器霧化後送入爐膛隨煤粉一起燃燒。據有關資料,以670t/h鍋爐為例,以2~4t/h流量摻燒廢液,不會影響鍋爐燃燒。在於燥多風地區,也可把中和後的檸檬酸清洗廢液作為防塵用水噴灑在煤場,隨燃煤一起燃燒處理。
(2)也可將廢液排到鍋爐沖灰池與灰水混合排至灰場,利用粉煤灰的吸附性將檸檬酸(有機物)固定在粉煤灰上。
(3)氧化法降COD。向廢液中加人雙氧水、次氯酸鈉或漂白粉,氧化處理掉化學清洗廢液中的有機物也有較好效果。具體步驟如下:
1) 向廢液中加人雙氧水或次氯酸鈉把廢液中有機物氧化,如廢液中含有Fe2+也會被氧化成Fe3+。
2) 向廢液中加入燒鹼、石灰乳等中和劑,調節pH值至10~12,呈鹼性,然後通人壓縮空氣進行攪拌,促進有機物進一步氧化,把Fe2+全部氧化成Fe3+,並生成Fe(OH)3沉澱。
3) 向廢液中投入明礬,聚丙烯醯胺等凝聚劑使Fe(OH)3、Cu(OH)2及懸浮物全部絮凝沉降,同時測定COD值(此時COD值應降至300mg/L以下)。
4) 為使有機物進一步氧化,COD值降至lOOmg/L以下,加入氧化劑過硫酸銨[(NH4)2S2O8],投放量為1.2kg/m3,並通人壓縮空氣攪拌使有機物充分氧化。
5) 最後用鹽酸把溶液pH值調至6~9,廢液澄清後方可排放。
5、氨基磺酸廢液
當需要對氨基磺酸廢水進行處理時,可按等摩爾量加入亞硝酸鈉,利用亞硝酸鈉的氧化性,將氨基磺酸轉變成無害的硫酸氫鈉,自身還原成氮氣,但應注意處理後的廢水中不應殘留有過多的氨基磺酸或亞硝酸鈉成分。
6、乙二胺四乙酸(EDTA)廢液
EDTA廢液處理應包括兩部分:一是先回收廢液中的EDTA;二是處理廢液中的聯氨、鐵、銅等雜質。
(1) EDTA回收。使用後的EDTA廢液,先用硫酸法進行EDTA回收處理。當形成EDTA沉澱後,轉移上部清液到另一個廢水池進行處理。
(2) 廢液中殘留聯氨處理。EDTA清洗時一般會在清洗液中加有聯氨,因此,完成EDTA回收處理後的廢液中仍會殘留有聯氨,應投加氧化劑分解聯氨使其轉變成無害成分。
7、甲酸與經基乙酸清洗廢液
有機混酸清洗廢液化學耗氧量高,它們都是碳氫化合物,自身具有一定的燃燒熱,也應仿照檸檬酸清洗廢液處理,先將廢液中和到pH值為6~9後,用作防止煤場揚塵的噴灑用水,將其摻入燃煤中燃燒,實際上課增加燃煤熱量。
8、金屬離子廢水
前面講到對酸洗廢水酸性的處理,實際化學清洗廢水中含重金屬離子較多,也應對重金屬離子進行妥善處理。重金屬離子的處理方法有氫氧化物沉澱法、硫化物沉澱法、氧化還原法和離子交換法等,其中以氫氧化物沉澱法使用較普遍,成本低。
為去除酸洗廢液中的銅、鐵等污染離子,向酸洗廢液中加入液體工業氫氧化鈉、純鹼、石灰等,利用壓縮空氣攪動混合,同時可使亞鐵離子氧化,在鐵離子的催化下,聯氨也可分解。調節溶液pH值在10以上的合適范圍,鐵、銅等重金屬離子可與氫氧根離子反應生成難溶於水的金屬氫氧化物沉澱。
此時銅離子將以氫氧化銅的形式沉澱,剩餘銅離子的理論含量<0.1mg/L,可滿足排放標難;三價鉻離子的氫氧化物是兩性氫氧化物,它會溶於過量的鹼中,所以加鹼後溶液pH值應控制在8~9左右。廢液調節溶液pH值後經過靜置沉澱,可將大部分重金屬離子去除,再用酸中和至pH值為9以下排放,如果輔以過濾手段,則去除效果更好。為了防止氫氧化銅部分溶解,排放液pH值不宜低於8。
對於含Cr6+的酸洗廢水常用加亞硫酸氫鈉等還原劑的方法使其轉變成Cr3+, 還原反應在pH<3條件下較快。生成硫酸鉻在水中易溶,再加入氫氧化鈉等鹼性物質可生成難溶的Cr(OH)3沉澱,將其從水中去除。加鹼時控制pH=8~9,當pH>9.2時氫氧化鉻會再溶解。
收集沉澱物經過濃縮脫水,擠壓成塊,將其在安全地方掩埋。
7. 工業廢水為鹼性,如何調節PH值
能中和用的物料看,應該是無機酸吧,建議還是使用片鹼(NaOH)畢竟你那是污水處理站,理論上片鹼是帶入異常元素(Na+到處都有)最少的葯品了,而且你酸性太低一般弱鹼性物質反應效果很慢的,至於你說的成本過高我估計是你的使用量上有較大誤差,根據我們廠使用片鹼的經驗來看,1kg的固體片鹼能將4T多的水PH值調到11左右,要將PH5.5調查到中性只需我們單位用量的十分之一!那麼你一個150T日處理量來看,1kg/4T*1/10*150T=3.75kg片鹼!比一個人工的費用來低!在測PH值上存在兩個較大的誤區,一個就是為了方便,很多小企業都用廣泛試紙來測試PH值,這其實是很不準的,比如我們廠PH值11左右,在廣泛試紙上測就八點多而已,所以建議PH計(就幾千塊的事);另一個就是檢測取樣不準,畢竟好幾噸的水,就算有攪拌的情況下也要十幾分鍾,要是使用自然擴散,那就不知要多少小時了,建議在添加片鹼的工藝段增加攪拌設備,至於攪拌時間及取樣間隔就得做小試才知了(用PH計間隔測幾次就知了)。另外,為了增加維持時間,可加入弱鹼性物質,建議加入片鹼用量十分之一的純鹼。當然了,如果你那些廢水是有機酸或弱酸,那我的建議可能就不好用了。
8. 純水機之中的RO前處理技術應用有哪些
各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質。懸浮物主要是無機鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質主要是易溶鹽(如氯化物)和難溶鹽(如碳酸鹽、硫酸鹽和矽酸鹽)金屬氧化物,酸鹼等。在逆滲透過程中,進水的體積在減少,懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上,堵塞進水流道、增加摩擦阻力(壓力降)。難溶鹽在超過其飽和極限時,會從濃水中沉澱出來,在膜面上形成結垢,降低RO膜的通量,增加運行壓力和壓力降,並導致產品水質下降。這種在膜面上形成沉積層的現象叫做膜污染,膜污染的結果使系統性能的劣化。需要在原水進入逆滲透膜系統之前進行預處理,去除可能對逆滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機物和過量難溶鹽組分,降低膜污染傾向。對進水進行前處理的目的是改善進水水質,使RO膜獲得可靠的運行保證。對原水進行前處理的效果反映為TSS、TOC、COD、BOD、LSI及鐵、錳、鋁、矽、鋇、鍶等污染物水質指標的絕對值降低。膜污染的另外一個重要的水質指標是SDI。通過前處理,除了要將上述指標降到逆滲透膜系統進水要求的范圍內,還有重要的一點是盡量降低SDI,理想的SDI(15分鍾)值應小於3。
前處理方法
化學前處理
為了改善逆滲透系統的操作性能,在進水中可以添加下列葯劑:酸、鹼、殺菌劑、阻垢劑和分散劑。
加酸-防止結垢
進水中可以加入鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)來降低pH。
硫酸價格便宜、不會發煙腐蝕周圍的金屬,而且膜對硫酸根離子的脫除率較氯離子高,所以硫酸比鹽酸更為常用。沒有其他添加劑的工業級硫酸即適宜於逆滲透使用,商品硫酸有20%和93%兩種濃度規格。93%的硫酸也稱為66波美度硫酸。在稀釋93%硫酸時一定要小心,在稀釋到66%時發熱可將溶液的溫度提升到138℃。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中,以免水溶液局部發熱沸騰。
鹽酸主要在可能產生硫酸鈣或硫酸鍶結垢時使用。使用硫酸會增加逆滲透進水中的硫酸根離子濃度,直接導致硫酸鈣結垢傾向增加。工業級的鹽酸(無添加劑)購買非常方便,商品鹽酸一般含量為30-37%。降低pH的目的是降低RO濃水中碳酸鈣結垢的傾向,即降低朗格里爾指數(LSI)。
LSI是低鹽度苦鹼水中碳酸鈣的飽和度,表示碳酸鈣結垢或腐蝕的可能性。在逆滲透化學中,LSI是確定是否會發生碳酸鈣結垢的是個重要指標。當LSI為負值時,水會腐蝕金屬管道,但不會形成碳酸鈣結垢。如果LSI為正值,水沒有腐蝕性,卻會發生碳酸鈣結垢。LSI由碳酸鈣飽和的pH減去水的實際pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減小(水壺中的水垢就是這樣形成的),隨pH、鈣離子的濃度即鹼度的增加而減小。LSI值可以通過向逆滲透進水中注入酸液(一般是硫酸或鹽酸)即降低pH的方法來調低。建議的逆滲透濃水的LSI值為0.2(表示濃度低於碳酸鈣飽和濃度0.2個pH單位)。
還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉澱,一些阻垢劑供應商聲稱其產品可以使逆滲透濃水的LSI高達+2.5(比較保守的設計是LSI為+1.8)。
加鹼-提高脫除率
在一級逆滲透中加鹼使用較少。在逆滲透進水中注入鹼液用來提高pH。一般使用的鹼劑只有氫氧化鈉(NaOH),購買方便,而且易溶於水。一般不含其他添加劑的工業級氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100%的片鹼,也有20%和50%的液鹼。在加鹼調高pH時一定要注意,pH升高會增加LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。最常見的加鹼應用是二級RO系統。在二級逆滲透系統中,一級RO產水供給二級RO作為原水。二級逆滲透對一級逆滲透產水進行純化處理,二級RO產水的水質可達到4M歐姆。在二級RO進水中加鹼有4個原因:
在pH8.2以上,二氧化碳全部轉化為碳酸根離子,碳酸根離子可以被逆滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體,會隨透過液進入RO產水,對於後段的離子交換床處理造成不當的負荷。
某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
二氧化矽的溶解度和脫除率在高pH下更高(特別是高於9時)。
硼的脫除率在高pH下也較高(特別是高於9時)。
脫氯葯劑-消除余氯
RO及NF進水中的游離氯要降到0.05ppm以下,才能達到聚醯胺復合膜(TFC)的要求。除氯的方法有兩種,粒狀活性炭吸附和使用還原性葯劑如亞硫酸鈉。在小系統(50-100gpm)中採用活性碳過濾器,投資成本比較合理。建議用酸洗處理過的優質活性炭,去除硬度、金屬離子,細粉含量要非常低,否則會造成對膜的污染。
新安裝的碳濾料一定要充分清洗,直到碳粉完全除去為止。不能依靠5μm的過濾器來保護逆滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污染的有機物,對於所有進水的處理比添加葯劑更為可靠。但其缺點是碳會成為微生物的溫床,在碳過濾器中孳生細菌,其結果是造成逆滲透膜的生物污染。
亞硫酸氫鈉(SBS)是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配製成溶液,商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5-99%,乾燥儲存期6個月。SBS溶液在空氣中不穩定,會與氧氣發生反應,所以推薦2%的溶液的使用期為3-7天,
10%以下的溶液使用期為7-14天。從理論上講,1.47ppm的SBS(或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉)能夠還原1.0ppm的氯。設計時考慮到RO系統的安全系數,設定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8-3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的前端,設置距離要保證在進入膜元件有29秒的反應時間。建議使用適當的管路攪拌裝置(靜態攪拌器)。
採用SBS脫氯的好處是在大系統中比碳過濾器的投資較少,反應副產物及殘余SBS易於被RO脫除。缺點是需要人工混合小體積的葯劑,在脫氯系統沒有設計足夠的監測控制儀器時增加了氯對膜的威脅,且在少數情況下進水中存在硫還原菌(SBR),亞硫酸會成為細菌營養幫助細菌的繁殖。SBR通常在淺層井水厭氧環境下有發現,硫化氫(H2S)作為SBR的代謝產物會同時存在。
脫氯過程的監測可用游離氯監測儀,用以監測殘余亞硫酸根的濃度,還可以用ORP監測儀。推薦的方法是監測殘余亞硫酸根的濃度,以保證有足夠的亞硫酸根來還原氯。大多數氯監測儀的撿出濃度為0.1ppm,這個值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP監測儀監控亞硫酸根濃度的方法不夠可靠,這種測定水中氧化還原電位的儀器的基線變化難以預測。
TFC膜的耐氯能力大概在1000-2000ppm小時(透鹽率增加一倍),1000ppm小時等於在0.038ppm余氯下運行3年。需要注意的是,在一些情況下發現耐氯能力會因溫度升高(90華氏度以上)、pH(7以上)升高和過渡金屬存在(比如鐵、錳、鋅、銅、鋁等)而大大下降。
CPA膜的耐氯胺能力約為50,000-200,000ppm小時(發生透鹽率明顯增加),這個值相當於在RO進水中含有1.9-7.6ppm的氯胺,膜可以運行3年。同樣,在溫度升高、pH降低和過渡金屬存在時,膜的耐氯胺能力會變化。
阻垢劑和分散劑
阻垢劑生產廠商可提供各種用於逆滲透和納濾系統性能改善的阻垢劑和分散劑。
阻垢劑是一系列用於阻止結晶礦物鹽的沉澱和結
垢形成的化學葯劑。大多數阻垢劑是一些專用有機合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等),這些聚合物的分子量在2000-10000
道爾頓不等。逆滲透系統阻垢劑技術由冷卻水和鍋爐用水化學演變而來。對為數眾多各式各樣的阻垢劑,在不同的應用場合和所採用的有機化合物所取得的效果和效率差別很大。
阻垢劑阻礙了RO進水和濃水中鹽結晶的生長,因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度。阻垢劑的使用可代替加酸,也可以配合加酸使用。有許多因素會影響礦物質結垢的形成。溫度降低會減小結垢礦物質的溶解度(碳酸鈣除外,與大多數物質相反,它的溶解度隨溫度升高而降低),TDS的升高會增加難溶鹽的溶解度(這是因為高離子強度干擾了晶種的形成)。
最常見的結垢性無機鹽有:
碳酸鈣(CaCO3)
硫酸鈣(CaSO4)
硫酸鍶(SrSO4)
硫酸鋇(BaSO4)
不太常見的結垢性礦物質有:
磷酸鈣(Ca3(PO4)2)
氟化鈣(CaF2)
分散劑是一系列合成聚合物用來阻止膜面上污染物的聚集和沉積。分散劑有時也叫抗污染劑,通常也有阻垢性能。對於不同的污染物,不同的分散劑的效率區別很大,所以要知道所對付的污染物是什麼。
需要分散劑處理的污染物有:
礦物質結垢
金屬氧化物和氫氧化物(鐵、錳和鋁)
聚合矽酸
膠體物質(指那些無定型懸浮顆粒,可能含有土、鐵、鋁、矽、硫和有機物)
生物性污染物
矽酸的超飽和溶解度難以預測,在水中有鐵存在時,會形成矽酸鐵,矽酸的最大飽和濃度會大大降低。其他的因素還有溫度和pH值。預測金屬氧化物(如鐵、錳和鋁)也非常困難。金屬離子的可溶解形式容許較高飽和度,不溶性離子形式更像是顆粒或膠體。
理想的添加量和結垢物質及污染物最大飽和度最好通過葯劑供應商提供的專用套裝軟體來確定。過量添加阻垢劑/分散劑會導致在膜面上形成沉積,造成新的污染問題。在設備停機時一定要將阻垢劑及分散劑徹底沖洗出來,否則會留在膜上產生污染問題。在用RO進水進行低壓沖洗時要停止向系統注入阻垢劑及分散劑。
阻垢劑/分散劑注入系統的設計應保證在進入逆滲透元件之前能夠充分混合,管式攪拌器是一個非常有效的混合方法。大多數系統的注入點設在RO進水精密過濾器之前,通過在過濾器中的緩沖時間及RO進水泵的攪拌作用來促進混合。如果系統採用加酸調節pH,建議加酸點要在進水夠遠的地方,在到達阻垢劑/分散劑注入點之前已經完全混合均勻。
注入阻垢劑/分散劑的加葯泵要調到最高注射頻率,建議的注射頻率是最少5秒鍾一次。阻垢劑/分散劑的典型添加量為2-5ppm。為了讓加葯泵以最高頻率工作,需要對葯劑進行稀釋。阻垢劑/分散劑商品有濃縮液,也有固體粉末。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會被生物污染,污染的程度取決於室溫和稀釋的倍數。推薦稀釋液的保留時間在7-10天左右。正常情況下,未經稀釋的阻垢劑/分散劑不會受到生物污染。
軟化前處理
原水中含有過量的結垢陽離子,如Ca2+、Ba2+和Sr2+等,需要進行軟化預處理。軟化處理的方法有石灰軟化和樹脂軟化。
石灰軟化
在水中加入熟石灰即氫氧化鈣可去除碳酸氫鈣,反應式為:
Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 →2CaCO 3 ↓+2H 2 O
Mg(HCO 3 ) 2 + 2Ca(OH) 2 →2CaCO 3 ↓ +Mg(OH) 2+2H 2 O
非碳酸硬度可加入碳酸鈉(純鹼)得到進一步降低:
CaCl 2 + NaCO 3 →2NaCl + Ca(CO 3 )↓
石灰-純鹼軟化處理還可降低二氧化矽的含量,在加入鋁酸鈉和三氯化鐵時會形成碳酸鈣以及矽酸、氧化鋁和鐵的復合物沉澱。通過加入多孔氧化鎂和石灰的混合物,採用60-70℃熱石灰脫矽酸工藝,能將矽酸濃度降低到1mg/L以下。
石灰軟化也可顯著去除鋇、鍶和有機物,但石灰軟化處理的問題是需要使用反應器以便在高濃度下形成沉澱晶種,通常要採用上升流固體接觸澄清器。過程出水還需要設置多介質過濾器,並在進入膜單元之前要調節pH。使用含鐵混凝劑,無論是否同時使用聚合物絮凝劑(陰離子型和非離子型),均可提高石灰軟化的固液分離效果。
只有大型苦鹹水/廢水系統(大於200m3/H)才會考慮選擇石灰軟化工藝。
樹脂軟化
強酸型樹脂軟化
使用鈉離子交換除去結垢型陽離子,如Ca2+、Ba2+、Sr2+,樹脂交換飽和後用鹽水再生。這種處理方法的弊端是耗鹽量高,增加運行費用,另外還有廢水排放問題。
弱酸型樹脂脫鹼度
主要在大型水處理系統中採用弱酸陽離子交換樹脂脫鹼度,脫鹼度處理是一種部分軟化技術,可以節約再生劑。通過弱酸性樹脂處理,用氫離子交換除去與碳酸氫根相同當量(暫時硬度)的Ca
2+、Ba 2+和Sr
2+等,這樣原水的pH值會降低到4-5。由於樹脂的酸性基團為羧基,當pH達到4.2時,羧基不再解離,離子交換過程也就停止了。因此,僅能處理部分軟化,即與碳酸氫根相結合的結垢陽離子可以被除去。因此這一過程對於碳酸氫根含量高的水源較為理想,碳酸氫根也可轉化為CO
2。
HCO 3- +H + =H 2 O+CO 2
一般不希望水中有二氧化碳,必要時要對原水或產水進行脫氣,在有生物污染可能時(地表水,高TOC或高菌落總數),對產水脫氣更為合適。在膜系統中高CO
2濃度可以抑制細菌的生長。當希望系統運行在較高的脫鹽率時,採用原水脫氣較為合適,脫除CO
2將會引起pH的增高,進水pH>6時,膜系統的脫除率比進水pH<5時要高。
再生所需要的酸量不大於105%的理論耗酸量,這樣會降低操作費用和對環境的影響;
通過脫除碳酸氫根,降低了水中的TDS,這樣產水TDS也較低;
弱酸型樹脂處理的缺點是:
殘余硬度
如需完全軟化,可以增設強酸陽樹脂的交換過程,甚至放置在弱酸樹脂同一交換柱中(混床),這樣再生劑的耗量仍比單獨使用強酸樹脂時低,但是初期投入較高,這一組合僅當系統容量很大時才有意義。
處理過程中水會發生pH變化
因樹脂的飽和程度在運行時發生變化,經弱酸脫鹼處理的出水其pH值將在3.5-6.5范圍內變化,這種周期性的pH變化,使脫鹽率的控制變的很困難。當pH<4.2時,無機酸將透過膜,可能會增加產水的'
TDS,因此,建議用戶增加一個並聯弱酸軟化器,控制在不同時間進行再生,以便均勻弱酸處理出水pH,其他防止極低pH值出水的方法是脫除CO2或通過投加NaOH調節弱酸軟化後出水的pH值。
去除膠體和顆粒物
基層過濾(砂濾)
從水中去除懸浮固體普遍的方法是基層過濾。多基層過濾器以成層狀的無煙煤、石英砂、細碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質輕和質粗品級的材料組成,而最重和最細品級的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾——水中較大的顧粒在頂層被除去,較小的顆粒在過濾器的較深處被除去。
在單一過濾器中,最細的顆粒材料反洗至床的頂部。大多數過濾發生在床頂部5cm區域內,其餘作為支撐介質。有一泥漿層形成。雖然單一過濾器的濾速限制為81.5—163L/(min.m2)過濾面積,過濾器的水力過程流速可高達815L/(min.m2),但因高水質的要求,通常在RO預處理中流速限制在306L/(min.m2)。
由於膠體懸浮物既很細小又由於介質電荷之間的排斥,所以單獨過濾不起作用。在這些情況下,在過濾前必須加絮凝劑或絮凝化學葯品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和陽離子聚合物。因為陽離子聚合物在低劑量下就有效果,且不明顯地增加過濾器介質的固體負荷,所以最常用。另一方面,如果陽離子聚合物進入現在採用的某些最通用的膜上,則它們卻是非常強的污染物。很少量的陽離子聚合物就能堵塞這些膜,且往往難以去除。務須謹記當用陽離子聚合物作為過濾助劑時,必須小心使用。
除鐵、錳—氧化過濾
通常某些井水含有二價的鐵和錳,有時還會存在硫化氫和氨。如果對這類水源進行氯化處理,或當水中含氧量超過5mg/L時,Fe 2+將轉化為Fe
3+形成難溶解性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應如下:
4Fe(HCO 3)2+O 2 +2H 2 O→4Fe(OH)3 +8CO 2
4Mn(HCO3)2+O2+2H2O→4Mn(OH)3+8CO2
由於鐵的氧化在很低的pH值時就會發生,因而出現鐵污染的情況要比錳污染的情況要多,即使SDI小於5,RO進水的鐵含量低於0.1mg/L,仍會產生鐵污染的問題。
處理這類水源的另一種是用空氣、Cl 2或KMnO
4氧化鐵和錳,將所形成的氧化物通過介質過濾器除去,但需要主要的是,由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾器除去,在介質過濾器內添加氧化劑通過電子轉移氧化Fe
2+,即可一步同時完成氧化和過濾。
除鐵砂就是這樣一種粒狀過濾介質,當其氧化能力耗盡時,它可通過KMnO 4的氧化來再生,再生後必須將殘留的KMnO
4完全沖洗掉,以防止對膜的破壞。當原水中含Fe 2+的量小於2mg/L時,可以採用這一處理方法,如原水中含更高的Fe
2+的量小於2mg/L時,可以採用這一處理方法,如原水中含更高的Fe 2+時,可在過濾器進水前連續投加KMnO 4
,但是在這種情況下,必須採取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進入膜元件內。
Birm錳砂過濾也可以有效地用於從RO/NF進水中去除Fe
2+,Birm是一種矽酸鋁基體上塗有二氧化錳形成沉澱,並且通過濾器反洗可將這些沉澱沖出濾器。由於該過程pH將升高,可能會發生LSI值變化,因而要預防濾器和RO/NF系統內出現CaCO
3沉澱。
微絮凝
如果過濾前對原水中的膠體進行絮凝或混凝處理,可以大幅度地提高介質過濾器效率,使出水的SDI降低到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用於對膠體表面的負電荷進行失穩處理,將膠體捕捉到新生態的氫氧化鐵微小絮狀物上,使用含鋁絮凝劑其原理相似,但因其可能有殘留鋁離子污染問題,並不推薦使用,除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要,建議採用管洛混合器或將注入點設在增壓泵的吸入段,通常最佳加葯量為10-30mg/L,但應針對具體的專案確定加葯量。
MF/UF膜的特性
市場銷售的微濾膜的孔徑一般在0.1-0.35mm。用於逆滲透預處理的超濾膜的切割分子量一般在20,000到750,000
道爾頓(0.002-0.05mm)。
常見的操作壓力在3-60psi。膜材料有聚碸、聚烯烴、聚醚碸、聚丙烯、纖維素類和其他專有配方。大多數膜材料具有相當寬的pH范圍,以便於在低和高pH條件下進行化學清洗。大多數膜還具有耐游離氯的性能,可以進行周期性或連續消毒處理。聚合物膜的最大運行溫度為40℃。
MF/UF膜有許多構型:卷式平板膜、管式、中空纖維和板框式。用於RO預處理比較普遍的是中空纖維和卷式。
MF/UF運行特性
MF/UF膜有兩種不同的運行模式:全量過濾和錯流過濾。
全量過濾操作模式(也叫做死端過濾)與筒式濾器相類似,即只有料液流和濾液流(沒有濃縮液流)。全量過濾方式水回收率可達到95-98%,但限於原水的懸浮固體含量較低的情況(比如濁度<10NTU)。
錯流操作模式的典型水回收率為90-95%。
MF/UF系統如需預處理,只是簡單的精密過濾器,精度在50到100μm。有時添加鐵鹽一類的混凝劑,以獲得最好的懸浮固體去除效果。
MF/UF膜的典型通量在36-110gfd之間(60-183l/m2hr)。懸浮物濃度較高或污染傾向較強的料液系統,運行通量也較低;高通量用於處理低懸浮物負載的料液系統(比如地表水的通量可以是70gfd)。一般MF/UF的產水濁度在0.04-0.1
NTU之間,而且不隨原水濁度波動。運行良好的傳統預處理水的濁度為0.2—1.0NTU。典型的MF/UF產水的SDI為0.3-2,而運行良好的傳統預處理水的SDI為2-6。更低的SDI降低了對逆滲透膜的膠體沉積污染。
微孔過濾器
所有RO/NF裝置上都配有筒式微孔過濾器,濾器的過濾孔徑要求至少為10u。微孔過濾器是膜和高壓泵的保護裝置,防止可能存在的顆粒物引起的破壞,是最後一道預處理手續。微孔過濾器的孔徑不大於5u。當濃水中矽的濃度超飽和時,宜使用1u的濾芯,用來降低矽與鐵和鋁膠體的相互作用。
微濾/超濾
採用微濾/超濾前處理技術的逆滲透/納濾系統叫做集成膜系統(IMS)。與傳統前處理技術的逆滲透系統相比,IMS設計具有一些明顯的優勢。
MF/UF透過液水質更好。SDI和濁度更低,明顯降低了對逆滲透的膠體和有機物、微生物污染負荷。
由於RO膜是污染物的絕對屏障,MF/UF濾液的高品質可以保持穩定。即便是地表水和廢水等水質波動異常頻繁的水源,這種穩定性也不會改變。
由於膠體污染減少,逆滲透系統的清洗頻率明顯降低。
與一些傳統過濾技術相比,MF/UF系統操作更容易,耗時更少。
與採用大量化學品的傳統技術相比,MF/UF濃縮廢液的處置比較容易。
佔地面積更小,在一些大系統中,有時只相當於傳統工藝的1/5。
有利於系統的擴大增容。
運轉費用基本相當,在一些情況下會較少。