Многим людям это неясно, и даже опытные профессионалы часто имеют смутное понимание. PAC, PAM, PFS, гипохлорит натрия, ингибиторы отложений, дефторирующие агенты, источники углерода... названия трудно запомнить, функции путаются, а химические вещества часто дозируются бессистемно-добавляются, когда их не следует добавлять, или опускаются, когда это необходимо. Дело не в том, что операторы неумны; просто за них никто никогда внятно не разобрался.
Проблема с химикатами для очистки воды заключается в их огромном разнообразии: существует много типов, некоторые служат нескольким целям, и правила наименования различаются. Когда несколько слов используются вместе, проблема не в том, чтобы их забыть,-а в их путанице. Сегодня давайте систематически разберем их.
01
Коагулянты и флокулянты: динамичный дуэт физико-химической обработки
Один дестабилизирует, другой мосты-не смешивает их.
Эти два типа химикатов почти всегда используются вместе, но их функции совершенно разные; не путайте их.
Коагулянты справляются с дестабилизацией: они нейтрализуют поверхностный заряд коллоидных частиц в воде, в результате чего мелкие частицы,-которые в противном случае остались бы во взвешенном состоянии,-слипаются в крошечные "микро-хлопья". Флокулянты справляются с образованием мостиков: они связывают эти крошечные микро-хлопья вместе в большие, тяжелые хлопья, которые могут оседать или эффективно обезвоживаться.
Один нейтрализует заряд на поверхности частиц, поэтому они больше не отталкивают друг друга; другой использует длинноцепочечные полимеры, чтобы связать дестабилизированные частицы вместе. Порядок добавления также имеет значение: дестабилизация должна предшествовать наведению мостов; изменение порядка на противоположный практически не дает результатов.
02
Выбор между тремя типами коагулянтов
Выбирайте PAC для регулярного удаления мутности; выбирайте средства-на основе железа для удаления фосфора.
Существует три наиболее часто используемых коагулянта.
PAC (полиалюминийхлорид): Экономичен, эффективен при удалении мутности и адаптируется к широкому диапазону pH. Подходит как для городских, так и для промышленных сточных вод, и является идеальным-выбором для повседневных операций. PFS (сульфат полижелеза): обеспечивает более эффективное удаление фосфора, чем PAC, и образует плотные,-быстро оседающие хлопья. Это предпочтительный выбор для сточных вод с высоким-фосфором, например, на скотобойнях, бумажных фабриках и фосфорных химических заводах. Хлорид железа: высокоэффективен при коагуляции и удалении фосфора, но очень коррозийный. Он требует принятия анти-мер для оборудования и, как правило, не является лучшим выбором, хотя и используется в определенных сценариях. Для планового удаления мутности выберите PAC; для специального удаления фосфора выбирайте коагулянты на основе железа--это практическое правило редко не работает. Некоторые растения изо всех сил пытаются снизить уровень фосфора, продолжая использовать PAC; переход на продукты на основе железа-даёт немедленные результаты. Дело не в том, что PAC неэффективен; это просто неподходящий инструмент для этой конкретной работы.
03
Основной флокулянт: PAM
Используйте анионные средства для помощи в седиментации; Используйте катионоактивные вещества для обезвоживания
Основным флокулянтом является ПАМ (полиакриламид). Он бывает трех типов в зависимости от ионного заряда, каждый из которых имеет свое применение.
Анионный ПАМ наиболее эффективен для сточных вод с высоким содержанием ила и неорганических веществ.-Идеален для промывочных вод угля, керамических сточных вод и способствует осаждению в первичных отстойниках. Катионный ПАМ несет положительный заряд и предназначен для обезвоживания осадка; добавление его перед фильтр-прессом улучшает выделение воды, потенциально снижая содержание влаги в осадке с 97% до менее 80%. Не-ионный ПАМ имеет узкий диапазон применения и используется редко.
Просто помните: используйте анионные растворы для улучшения осаждения, а катионные – для обезвоживания. Однако с ПАМ есть подводный камень: выбор неправильной молекулярной массы или ионной степени приводит к совершенно другим результатам. Даже среди катионных продуктов ПАМ различия в молекулярной массе (например, 8 миллионов по сравнению с . 12 миллионами) или степени иона (например, 20 по сравнению с . 40) могут вызывать значительные изменения содержания влаги в получаемом шламе. Для правильного выбора вода разного качества требует стендовых-испытаний; не ждите, что один и тот же тип PAM будет работать в каждой ситуации.
Я видел много заводов, на которых производительность ПАМ колебалась после смены марки, только для того, чтобы обнаружить, что ионная степень отличалась от предыдущей партии. Поэтому, меняя поставщиков, не сосредотачивайтесь исключительно на цене-убедитесь, что параметры молекулярной массы и ионной степени соответствуют вашим требованиям.
04
Источники углерода: топливо для систем денитрификации
Четыре типа источников углерода: плюсы и минусы
При денитрификации, если источника углерода недостаточно, бактерии голодают, и общий уровень азота не снижается. Это обычная проблема. Растениям с адекватным соотношением поступающего углерода-к-азоту (C/N) не нужно добавлять больше, но станции промышленных сточных вод с низким соотношением C/N почти всегда требуют добавок.
Каждый из четырех источников углерода имеет свои преимущества и недостатки. Ранее я написал сравнительный обзор-"Метанол, ацетат натрия, глюкоза или композитные источники углерода: что выбрать для денитрификации?"-но вот краткое изложение. Метанол обеспечивает самый высокий углеродный эквивалент и самую низкую стоимость, но поскольку он является опасным химическим веществом класса А, его хранение и транспортировка требуют одобрения пожарной безопасности-, преодолеть барьер, который небольшие заводы часто не могут себе позволить. Ацетат натрия отличается высокой степенью использования и не требует периода адаптации при переключении, что делает его отличным выбором для точного контроля; однако зимой он кристаллизуется и засоряет трубы, вызывая головную боль у растений в северных регионах. Глюкоза безопасна, но действует медленно-; его не следует выбирать, если время гидравлического удерживания в резервуаре недостаточно. Композитные источники углерода, состоящие из нескольких компонентов, обеспечивают высокую эффективность использования различными микробными популяциями; они превосходны в условиях низких-температур, безопасны, не-кристаллизуются и подходят для стабильного, длительного-дозирования.
При выборе источника углерода учитывайте три фактора: наличие опасных химических свойств, колебания температуры воды зимой и объем очистки. Если это квалифицировано, метанол является наиболее экономичным выбором; без оговорок, ацетата натрия достаточно, если температура воды остается выше 15 градусов-круглый год. Однако, если зимние температуры опускаются ниже 12 градусов, композитные источники углерода,-которые обеспечивают высокую эффективность использования при низких-температурах и не кристаллизуются-, могут фактически привести к более низким общим затратам, чем ацетат натрия.
Об источниках углерода можно многое обсудить, но поскольку эта тема подробно освещалась в предыдущих статьях, я не буду повторять ее здесь.
05
Специалисты по передовому лечению
Развертывается только для определенных параметров, превышающих пределы.
Первые две категории используются практически на всех очистных сооружениях. Эта категория отличается-она используется только для решения определенных параметров, которые превышают пределы сброса.
Средства для удаления фтора. Они в основном используются для очистки сточных вод,-содержащих фтор, в таких отраслях, как фотоэлектрическая промышленность, электроника, полупроводники, горнодобывающая и металлургическая промышленность, а также в производстве фосфорсодержащих химикатов. На большинстве установок по очистке сточных вод,-содержащих фторид, применяется двух-этапный процесс удаления: на начальном этапе осаждения солей кальция уровень фторида снижается до 20–30 мг/л, за которым следует этап очистки с использованием специальных средств для удаления фторида, чтобы снизить уровень ниже 2 мг/л. На этапе получения соли кальция возникают проблемы, связанные с большим объемом осадка и трудным контролем pH, в то время как этап специализированного агента зависит от выбора правильной дозировки и возврата pH в соответствующий диапазон. Когда эти две стадии хорошо-интегрированы, общая стоимость ниже, чем при использовании чистой соли кальция, а объем осадка можно уменьшить вдвое. Я подробно проанализировал это в предыдущих статьях, поэтому пока оставлю это на этом.
Хелатирующие агенты тяжелых металлов. Они нацелены на тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец, медь, никель и хром, которые содержатся в сточных водах гальванических предприятий, производства печатных плат и горнодобывающих предприятий. Механизм включает хелатирующие группы внутри агента, образующие стабильные осадки с ионами тяжелых металлов, эффективно улавливающие тяжелые металлы из воды. По сравнению с традиционным методом осаждения гидроксидов хелатирующие агенты тяжелых металлов обладают рядом преимуществ: широкий эффективный диапазон pH (они не так чувствительны к pH-, как осаждение щелочью), эффективность против комплексов тяжелых металлов (тогда как осаждение гидроксидом в значительной степени неэффективно против комплексов меди или никеля) и образование стабильного ила в меньших количествах, который нелегко повторно-растворить.
Однако учтите, что эти агенты не являются панацеей-всех проблем; разные тяжелые металлы требуют разных типов хелатирующих агентов. Поскольку условия хелатирования меди, никеля и хрома различаются, для подтверждения выбора необходимо провести стендовые-испытания. Дозировка также должна быть точной: недостаточная-дозировка приводит к превышению лимита сброса сточных вод, а избыточная-дозировка приводит к потере денег на химикаты.
Обесцвечивающие агенты широко используются в текстильной печати, крашении и очистке сточных вод бумажного производства; Обычно это полимеры четвертичного аммония, которые быстро меняют цвет. Поскольку это не является нашей основной задачей, мы упомянем об этом лишь кратко.
06
Системные-вспомогательные химикаты
Они не удаляют загрязняющие вещества напрямую, но незаменимы.
Эти типы химикатов не очищают напрямую загрязняющие вещества, но необходимы для нормальной работы системы.
Ингибиторы накипи незаменимы для мембран обратного осмоса и систем оборотного водоснабжения. Ионы кальция и магния могут образовывать накипь, которая закупоривает поры мембраны; ингибиторы отложений предотвращают кристаллизацию и осаждение этих солей. Органофосфонаты (такие как HEDP и ATMP) эффективны против накипи карбоната кальция, а полимеры (такие как ПАК) хорошо справляются с накипью диоксида кремния и железа. При выборе ингибитора следуйте рекомендациям производителя мембраны; не делайте произвольный выбор.
Биоциды предотвращают размножение бактерий и водорослей на поверхности мембран и внутри трубопроводов. Окисляющие биоциды (например, гипохлорит натрия, диоксид хлора) быстро-действуют и недороги, но быстро истощаются, что требует непрерывного дозирования. Не-окисляющие биоциды (например, изотиазолиноны, соли четвертичного аммония) обеспечивают более длительный-эффект и меньше подвержены влиянию pH. Практический опыт подсказывает чередование окислительных и неокисляющих типов; использование только одного типа может привести к устойчивости микроорганизмов, что сделает неэффективными даже высокие дозы.
Регуляторы pH: гидроксид натрия — самый чистый вариант для повышения pH, тогда как известь дешева, но образует значительное количество осадка; соляная или серная кислота используется для снижения pH, а также для очистки мембран. Их можно использовать на протяжении всего процесса, но избегайте случайных корректировок-перед изменением pH четко рассмотрите причину, целевой уровень и то, повлияет ли корректировка на последующие процессы.
07
Одно химическое вещество, множество применений; одно вещество, несколько названий
Изменение этапа процесса означает изменение функции.
В помещении для дозирования химикатов находится несколько «многозадачников»:-один и тот же химикат выполняет совершенно разные функции в зависимости от этапа процесса. Именно здесь на-сайте чаще всего возникает путаница.
Лайм – классический пример. Он используется для регулирования pH, удаления фтора, умягчения воды и в качестве вспомогательного средства при химическом удалении фосфора. Он появляется как на стадии физико-химической обработки, так и на стадии расширенной обработки, но уровни дозировок различаются на порядки, поэтому просто скопировать-вставить настройки дозировки нельзя. Сульфат железа аналогичен; будучи в первую очередь коагулянтом, он также удаляет фосфор и цвет. В кислых условиях он восстанавливает шестивалентный хром до трехвалентного-важного этапа в очистке сточных вод гальванического производства,-содержащих хром. Гипохлорит натрия применяется не только для стерилизации и дезинфекции, но и для обесцвечивания, разрушения цианидов (в щелочных условиях), очистки мембран и трубопроводов.
Расхождения в соглашениях об именах вызывают еще большую путаницу. Разные люди используют разные названия одного и того же вещества: PAC означает полиалюминий хлорид, хотя некоторые называют его основным хлоридом алюминия; жидкая щелочь, каустическая сода и гидроксид натрия относятся к одному и тому же; кальцинированная сода – карбонат натрия; PAM означает полиакриламид, который подразделяется на анионные, катионные и не-ионные типы. «Композитные источники углерода» являются наиболее типичным примером; разные поставщики используют разные торговые названия и рецептуры, поэтому само по себе название мало о чем говорит.
Поэтому не запоминайте химические вещества по названиям; запомнить их по функции, которую они выполняют в системе. Если тот же химикат используется на другом этапе процесса, параметры дозировки и контроля полностью изменятся; и наоборот, два продукта с одинаковым названием не обязательно могут иметь один и тот же состав. Если между заказами на поставку и реальностью на месте обнаруживается несоответствие-, уточните, что это за вещество и для чего оно предназначено, прежде чем обсуждать цену.
08
Завершаем сводную таблицу
Краткий справочник по восьми категориям химикатов
Коагулянты: типичные продукты включают PAC, PFS и хлорид железа. Их основные функции — дестабилизация частиц с образованием хлопьев, а также удаление мутности и фосфора. Типичные сценарии применения включают первичные отстойники и предварительное удаление фосфора.
Флокулянты: типичные продукты включают PAM (анионный/катионный). Их основные функции — связывание частиц в крупные хлопья и содействие осаждению и обезвоживанию. Типичные сценарии применения включают отстойники и фильтр-прессы. Источники углерода: Типичные продукты включают метанол, ацетат натрия и композитные источники углерода. Их основная функция — пополнение запасов углерода для содействия денитрификации (удалению азота), что обычно используется в бескислородных резервуарах.
Дефторирующие агенты: Типичные продукты включают соли кальция и специализированные дефторирующие агенты. Их основной функцией является глубокое удаление фторидов на стадиях вторичной очистки, которые обычно используются для сточных вод фотоэлектрических и электронных производств.
Осадители тяжелых металлов: Типичные продукты включают хелатирующие осадители. Их основная функция — улавливать тяжелые металлы и образовывать стабильные осадки, которые обычно используются для сточных вод гальванотехники и производства печатных плат.
Антискаланты: типичные продукты включают HEDP и PAA. Их основная функция — предотвращение образования накипи на мембранах и в трубопроводах, обычно используемых в системах обратного осмоса и системах оборотного водоснабжения.
Биоциды: типичные продукты включают гипохлорит натрия и изотиазолиноны. Их основной функцией является стерилизация и подавление роста водорослей, обычно используемые в мембранных системах и системах оборотного водоснабжения.
Регуляторы pH: Типичные продукты включают жидкий каустик (NaOH), соляную кислоту и известь. Их основной функцией является регулирование уровня pH, применимое на всех стадиях процесса.
09
Три принципа выбора химических веществ
Сначала проведите стендовые-испытания · Подсчитайте общие затраты · Рассмотрите процесс
Прежде чем масштабировать масштабирование, проведите стендовые-тесты. Качество воды существенно влияет на эффективность химикатов; Дозировка PAC, например, может варьироваться от 50 до 300 мг/л-как можно это узнать без тестирования? Не просто слушайте «типичную дозировку» поставщика; ваше «типичное» не совпадает с их.
Во-вторых, рассчитайте общие затраты, а не только цены за единицу продукции. Дорогие химикаты могут требовать меньших дозировок и обеспечивать стабильную производительность, что потенциально приведет к снижению затрат на тонну обработанной воды. И наоборот, дешевые химикаты могут потребовать больших дозировок или дать плохие результаты,-что приведет к повторной обработке и увеличению общих затрат.
В-третьих, убедитесь, что химические вещества соответствуют процессу. Флотация растворенным воздухом (DAF) требует легких хлопьев, тогда как седиментация требует тяжелых хлопьев, а это означает, что выбор PAC и PAM полностью различается. Биохимические системы чувствительны к химической токсичности; никогда не добавляйте сильные окислители в биохимические резервуары. Для мембранных систем при выборе антискалантов и биоцидов обратитесь к списку совместимости производителя; использование несовместимых химикатов может разрушить мембраны.
Эти три принципа кажутся простыми, однако на самом деле им следуют менее половины всех предприятий.-большинство думает о проведении испытаний только после возникновения проблемы, часто слишком поздно обнаруживая, что все это время они использовали неправильные химикаты. Три принципа выбора химикатов
Прежде чем увеличивать дозировку, проведите небольшие-тесты (дозы PAC могут варьироваться от 50 до 300 мг/л; без тестирования вы не сможете узнать точную дозу). Рассчитайте общие затраты, а не цены за единицу продукции (дорогие химикаты могут требовать меньших дозировок и обеспечивать стабильную эффективность, что приводит к снижению затрат на тонну обработанной воды). Убедитесь, что химикаты соответствуют процессу (флотация растворенным воздухом требует легких хлопьев, седиментация требует тяжелых хлопьев, а мембранные системы требуют проверки списков совместимости).
Заключительные мысли
Химические вещества могут показаться сложными, но они становятся понятными, если их классифицировать по функциям: физико-химическая стадия основана на коагуляции и флокуляции; биохимическая стадия зависит от источников углерода; на продвинутой стадии очистки используются специальные химикаты; и они дополняются ингибиторами накипи, биоцидами и регуляторами pH. Настоящая задача заключается не в запоминании названий, а в том, чтобы точно определить, какое химическое вещество соответствует конкретному качеству воды и технологической эффективности.-Эффективность процесса может сильно различаться для одного и того же типа химиката от разных производителей. Поэтому не экономьте: проводите небольшие-тесты, рассчитайте общие затраты и оцените совместимость процессов. Прилежное выполнение этих трех шагов может избавить вас от большого количества переделок в дальнейшем.
