Много хора не са наясно с това и дори опитни професионалисти често имат мъгляво разбиране. PAC, PAM, PFS, натриев хипохлорит, инхибитори на котления камък, дефлуориращи агенти, източници на въглерод... имената са трудни за запомняне, функциите се объркват и химикалите често се дозират случайно-добавени, когато не трябва, или пропускани, когато е необходимо. Не че операторите не са умни; просто никой никога не е подредил ясно всичко вместо тях.
Предизвикателството с химикалите за пречистване на вода се крие в огромното им разнообразие: има много видове, някои служат за множество цели и конвенциите за именуване варират. Когато няколко се използват заедно, проблемът не е просто да ги забравите-а да ги смесите. Днес нека систематично да ги разделим.
01
Коагуланти и флокуланти: динамичното дуо на физикохимичното третиране
Едното дестабилизира, другото свързва-не ги смесвайте.
Тези два вида химикали почти винаги се използват заедно, но техните функции са напълно различни; не ги бъркайте.
Коагулантите се справят с дестабилизацията: те неутрализират повърхностния заряд на колоидните частици във водата, карайки фините частици-които иначе биха останали суспендирани-да се слеят заедно в малки „микро-флокули“. Флокулантите се справят с образуването на мостове: те свързват тези малки микро-флокули заедно в големи, тежки флокули, които могат да се утаят или да бъдат обезводнени ефективно.
Единият неутрализира заряда върху повърхностите на частиците, така че те вече да не се отблъскват взаимно; другият използва дълго{0}}верижни полимери, за да свърже дестабилизираните частици заедно. Редът на добавяне също има значение: дестабилизацията трябва да дойде преди преодоляването; обръщането на реда практически не дава резултати.
02
Избор между три вида коагуланти
Изберете PAC за рутинно отстраняване на мътност; изберете агенти на-базирана желязо за отстраняване на фосфор.
Има три често използвани коагуланти.
PAC (Полиалуминиев хлорид): Икономичен, ефективен при премахване на мътността и адаптивен към широк диапазон на pH. Подходящ както за общински, така и за промишлени отпадъчни води, той е-предпочитаният избор за рутинни операции. PFS (полижелезен сулфат): Предлага по-силни възможности за отстраняване на фосфор от PAC и произвежда плътни, бързо-утаяващи се флокули. Това е предпочитаният избор за високо-фосфорни отпадъчни води, като тези от кланици, фабрики за хартия и химически заводи за фосфор. Железен хлорид: Силно ефективен при коагулация и отстраняване на фосфор, но силно корозивен. Той изисква анти{8}}корозионни мерки за оборудването и обикновено не е първият избор, въпреки че се използва в специфични сценарии. За рутинно отстраняване на мътност изберете PAC; за специализирано отстраняване на фосфор изберете коагуланти-базирани на желязо-това основно правило рядко се проваля. Някои растения се борят да намалят нивата на фосфор, докато все още използват PAC; преминаването към продукт на базата на желязо- дава незабавни резултати. Не че PAC е неефективен; това просто не е правилният инструмент за тази конкретна работа.
03
Основният флокулант: PAM
Използвайте анионни за подпомагане на утаяването; Използвайте Cationic за обезводняване
Основният флокулант е PAM (полиакриламид). Предлага се в три вида на базата на йонен заряд, всеки с различни приложения.
Анионният PAM е най-ефективен за отпадъчни води с високи нива на тиня и неорганични вещества-идеални за вода за промиване на въглища, керамични отпадъчни води и подпомагане на утаяването в първичните резервоари за утаяване. Катионният PAM носи положителен заряд и е специализиран за обезводняване на утайки; добавянето му преди филтърна преса подобрява отделянето на вода, като потенциално намалява съдържанието на влага в утайката от 97% до под 80%. Не-йонният PAM има тесен обхват на приложение и се използва рядко.
Само запомнете: използвайте анионни за подпомагане на утаяването и катионни за обезводняване. Има обаче клопка с PAM: изборът на грешно молекулно тегло или йонна степен води до много различни резултати. Дори сред катионните PAM продукти, разликите в молекулното тегло (напр. 8 милиона срещу . 12 милиона) или йонната степен (напр. 20 срещу . 40) могат да причинят значителни вариации в съдържанието на влага в получената утайка от утайки. Различните качества на водата изискват -изпитване в мащаб за правилен избор; не очаквайте един тип PAM да работи за всяка ситуация.
Виждал съм много заводи, при които производителността на PAM се колебае след смяна на марката, само за да открия, че йонната степен се различава от предишната партида. Така че, когато сменяте доставчика, не се фокусирайте единствено върху цената-уверете се, че параметрите на молекулното тегло и йонната степен отговарят на вашите изисквания.
04
Източници на въглерод: Гориво за системи за денитрификация
Четири вида източници на въглерод: плюсове и минуси
При денитрификация, ако източникът на въглерод е недостатъчен, бактериите остават гладни и общите нива на азот не спадат. Това е често срещан проблем. Инсталациите с адекватно съотношение въглерод-към-азот (C/N) не трябва да добавят повече, но инсталациите за промишлени отпадъчни води с ниско съотношение C/N почти винаги изискват добавки.
Всеки от четирите източника на въглерод има своите предимства и недостатъци. Преди това написах сравнителен преглед-„Метанол, натриев ацетат, глюкоза или композитни източници на въглерод: Кое да изберете за денитрификация?“-но ето кратко резюме. Метанолът предлага най-висок въглероден еквивалент и най-ниска цена, но тъй като е опасен химикал от клас А, неговото съхранение и транспорт изискват одобрение за пожарна безопасност-преграда, която малките заводи често не могат да си позволят да изчистят. Натриевият ацетат може да се похвали с високи нива на използване и не изисква период на адаптация при превключване, което го прави отличен избор за прецизен контрол; обаче кристализира и запушва тръбите през зимата, причинявайки главоболия на растенията в северните райони. Глюкозата е безопасна, но действа бавно-; не трябва да се избира, ако времето за хидравлично задържане в резервоара е недостатъчно. Композитните източници на въглерод, формулирани от множество компоненти, предлагат висока ефективност на използване в различни микробни популации; те се отличават при ниски-температурни условия, безопасни са и не-кристализират и са подходящи за стабилно, дългосрочно-дозиране.
Когато избирате източник на въглерод, вземете под внимание три фактора: притежаване на опасни химически квалификации, температурни колебания на водата през зимата и обем на обработка. Ако е квалифициран, метанолът е най-икономичният избор; без квалификации, натриевият ацетат е достатъчен, ако температурите на водата остават над 15 градуса през цялата година-. Въпреки това, ако температурите през зимата паднат под 12 градуса, композитните въглеродни източници-които предлагат високо-оползотворяване при ниски{6}}температури и не кристализират-всъщност могат да доведат до по-ниски общи разходи от натриевия ацетат.
Има много за обсъждане по отношение на източниците на въглерод, но тъй като тази тема беше разгледана обстойно в предишни статии, няма да я повтарям тук.
05
Специалисти по модерно лечение
Разполага се само за конкретни параметри, надвишаващи ограниченията
Първите две категории се използват от почти всички пречиствателни станции за отпадъчни води. Тази категория е различна-тя се използва само за справяне със специфични параметри, които надвишават лимитите за разреждане.
Агенти за премахване на флуорид: Използват се предимно за-съдържащи флуорид отпадъчни води от индустрии като фотоволтаици, електроника, полупроводници, минно дело и металургия и фосфорни химикали. Повечето инсталации, обработващи-отпадъчни води, натоварени с флуорид, използват дву-етапен процес на отстраняване: начален етап на утаяване на калциеви соли намалява нивата на флуорид до 20–30 mg/L, последван от етап на полиране с използване на специализирани агенти за отстраняване на флуорид, за да се сведат нивата под 2 mg/L. Етапът на калциевата сол представлява предизвикателство по отношение на големия обем на утайката и трудния контрол на pH, докато етапът на специализирания агент зависи от избора на правилната доза и регулирането на pH обратно до подходящия диапазон. Когато двата етапа са добре-интегрирани, общите разходи са по-ниски от метода с чиста калциева сол и обемът на утайката може да бъде намален наполовина. Анализирах това подробно в предишни статии, така че засега ще го оставя така.
Хелатообразуващи агенти за тежки метали: Те са насочени към тежки метали като живак, олово, мед, никел и хром, открити в отпадъчните води от галванопластика, производство на печатни платки и минни операции. Механизмът включва хелатиращи групи в агента, образуващи стабилни утайки с тежки метални йони, ефективно улавящи тежките метали от водата. В сравнение с традиционния метод на утаяване с хидроксид, хелатиращите агенти с тежки метали предлагат няколко предимства: широк ефективен диапазон на рН (те не са толкова pH-чувствителни като алкалното утаяване), ефективност срещу комплексирани тежки метали (докато утаяването с хидроксид е до голяма степен неефективно срещу комплексирана мед или никел) и производството на стабилна утайка в по-малки количества, която не се утаява лесно повторно-разтваряне.
Обърнете внимание обаче, че тези агенти не лекуват-всичко; различните тежки метали изискват различни видове хелатиращи агенти. Тъй като хелатните условия за мед, никел и хром се различават, е необходимо-тестване в мащаб, за да се провери изборът. Дозировката също трябва да бъде прецизна: недостатъчното-дозиране води до отпадъчни води, надвишаващи лимитите за заустване, докато над-дозирането губи пари за химикали.
Обезцветяващите агенти се използват широко при печатане на текстил, боядисване и пречистване на отпадъчни води от производството на хартия; те обикновено са кватернерни амониеви полимери, които бързо утаяват цвета си. Тъй като това не е основният ни фокус, ще го споменем само накратко.
06
Системни-поддържащи химикали
Те не третират директно замърсителите, но са незаменими.
Тези видове химикали не третират директно замърсителите, но са от съществено значение за нормалната работа на системата.
Инхибиторите за котлен камък са незаменими за RO мембрани и циркулационни водни системи. Калциевите и магнезиевите йони могат да образуват котлен камък, който запушва порите на мембраната; инхибиторите на котлен камък предотвратяват кристализирането и утаяването на тези соли. Органофосфонатите (като HEDP и ATMP) са ефективни срещу калциев карбонат, докато полимерите (като PAA) работят добре срещу силициев диоксид и желязо. Следвайте препоръките на производителя на мембраната, когато избирате инхибитор; не правете произволни избори.
Биоцидите предотвратяват пролиферацията на бактерии и водорасли върху мембранните повърхности и в тръбопроводите. Оксидиращите биоциди (напр. натриев хипохлорит, хлорен диоксид) са бързо-действащи и евтини, но се изчерпват бързо, което изисква непрекъснато дозиране. Не-окисляващите биоциди (напр. изотиазолинони, кватернерни амониеви соли) предлагат по-дълготрайни-ефекти и се влияят по-малко от pH. Практическият опит предполага редуване на окислителни и не-неокисляващи видове; разчитането само на един вид може да доведе до микробна резистентност, правейки дори високи дози неефективни.
Регулатори на pH: Натриевият хидроксид е най-чистият вариант за повишаване на pH, докато варовик е евтин, но произвежда значителна утайка; солна или сярна киселина се използва за понижаване на pH и също така се използва за почистване на мембрани. Те могат да се използват по време на целия процес, но избягвайте случайни корекции-преди да промените рН, ясно обмислете причината, целевото ниво и дали корекцията ще повлияе на процесите надолу по веригата.
07
Един химикал, множество употреби; едно вещество, множество имена
Промяната в етапа на процеса означава промяна във функцията
В помещението за дозиране на химикали има няколко „мултизадачи“-един и същ химикал изпълнява напълно различни функции в зависимост от етапа на процеса. Това е и мястото, където най-често възниква объркване на-сайта.
Лаймът е класически пример. Използва се за регулиране на pH, отстраняване на флуорид, омекотяване на вода и като помощно средство при химическо отстраняване на фосфор. Появява се както в етапа на физикохимично третиране, така и в етапа на напреднало третиране, но нивата на дозиране се различават на порядък, така че не можете просто да копирате-поставите настройките на дозировката. Железният сулфат е подобен; докато е предимно коагулант, той също премахва фосфора и цвета. При киселинни условия той редуцира шествалентния хром до тривалентен хром-, което е решаваща стъпка в пречистването на-натоварени с хром отпадъчни води от галванопластика. Натриевият хипохлорит се използва не само за стерилизация и дезинфекция, но и за обезцветяване, разрушаване на цианид (при алкални условия) и почистване на мембрани и тръбопроводи.
Несъответствията в конвенциите за именуване причиняват още повече объркване. Различните хора използват различни имена за едно и също вещество: PAC означава полиалуминиев хлорид, въпреки че някои го наричат основен алуминиев хлорид; течна основа, сода каустик и натриев хидроксид се отнасят за едно и също нещо; калцинираната сода е натриев карбонат; PAM означава полиакриламид, който допълнително се категоризира на анионен, катионен и не-йонен тип. „Композитните въглеродни източници“ са най-типичният пример; различните доставчици използват различни търговски имена и формулировки, така че името само по себе си разкрива малко.
Затова не запомняйте химикалите по имена; запомнете ги според функцията, която изпълняват в системата. Ако същият химикал се използва в различен етап от процеса, параметрите на дозиране и контрол ще се променят напълно; обратното, два продукта с едно и също име не е задължително да имат еднакъв състав. Когато има несъответствие между поръчките за покупка и -реалността на сайта, изяснете точно какво е веществото и какво е предназначено да прави, преди да обсъдите цената.
08
Завършване с обобщена таблица
Бърза справка за осем категории химикали
Коагуланти: Представителните продукти включват PAC, PFS и железен хлорид. Основните им функции са дестабилизиране на частиците, за да образуват флокули, както и премахване на мътност и фосфор. Типичните сценарии за приложение включват първични резервоари за утаяване и усъвършенствано отстраняване на фосфор.
Флокуланти: Представителните продукти включват PAM (анионни/катионни). Основните им функции са свързване на частиците в големи флокули и подпомагане на утаяването и обезводняването. Типичните сценарии на приложение включват резервоари за утаяване и филтърни преси. Източници на въглерод: Представителните продукти включват метанол, натриев ацетат и композитни източници на въглерод. Тяхната основна функция е да допълват въглерода за насърчаване на денитрификацията (премахване на азот), обикновено използвана в аноксични резервоари.
Дефлуориращи агенти: Представителните продукти включват калциеви соли и специализирани дефлуориращи агенти. Тяхната основна функция е дълбоко отстраняване на флуорид в етапите на вторично пречистване, обикновено използвани за отпадъчни води от фотоволтаични и електронни производства.
Утаители на тежки метали: Представителните продукти включват хелатиращи утаители. Тяхната основна функция е да улавят тежки метали и да образуват стабилни утайки, които обикновено се използват за галванопластика и отпадъчни води при производство на печатни платки.
Антискаланти: Представителните продукти включват HEDP и PAA. Тяхната основна функция е да предотвратяват натрупването на котлен камък върху мембраните и в тръбопроводите, обикновено използвани в RO системи и системи с циркулираща вода.
Биоциди: Представителните продукти включват натриев хипохлорит и изотиазолинони. Тяхната основна функция е стерилизация и инхибиране на водорасли, обикновено използвани в мембранни системи и системи за циркулираща вода.
Регулатори на pH: Представителните продукти включват течна сода каустик (NaOH), солна киселина и вар. Тяхната основна функция е регулиране на нивата на pH, приложими във всички етапи на процеса.
09
Три принципа за химически подбор
Първо извършете-мащабни тестове · Изчислете общите разходи · Обмислете процеса
Първо, направете-мащабни тестове, преди да увеличите мащаба. Качеството на водата значително влияе върху действието на химикалите; Дозировката на PAC, например, може да варира от 50 до 300 mg/L-как можете да знаете без тест? Не слушайте просто "типичната дозировка" на доставчика; вашето "типично" не е същото като тяхното.
Второ, изчислете общите разходи, а не само единичните цени. Скъпите химикали може да изискват по-ниски дози и да предлагат стабилна производителност, което потенциално води до по-ниска цена на тон пречистена вода. Обратно, евтините химикали може да изискват високи дози или да дадат лоши резултати-, което води до преработка и по-високи общи разходи.
Трето, уверете се, че химикалите съответстват на процеса. Флотацията с разтворен въздух (DAF) изисква леки флокули, докато утаяването изисква тежки флокули, което означава, че изборът на PAC и PAM се различава напълно. Биохимичните системи са чувствителни към химическа токсичност; никога не добавяйте силни окислители към биохимичните резервоари. За мембранни системи, консултирайте се със списъка за съвместимост на производителя, когато избирате антискаланти и биоциди; използването на несъвместими химикали може да разруши мембраните.
Тези три принципа звучат прости, но по-малко от половината от всички растения действително ги следват-повечето мислят да извършат тестове само след като възникне проблем, като често откриват твърде късно, че през цялото време са използвали грешни химикали. Три принципа за избор на химикали
Извършете тестове в малък -мащаб, преди да увеличите дозата (дозите на PAC могат да варират от 50 до 300 mg/L; няма да знаете правилното количество без тестване). Изчислете общите разходи, а не единичните цени (скъпите химикали може да изискват по-ниски дози и да предлагат стабилна производителност, което води до по-ниска цена на тон пречистена вода). Уверете се, че химикалите съответстват на процеса (флотацията с разтворен въздух изисква леки флокули, утаяването изисква тежки флокули, а мембранните системи изискват проверка на списъци за съвместимост).
Последни мисли
Химикалите може да изглеждат сложни, но стават ясни, когато се категоризират по функция: физикохимичният етап разчита на коагулация и флокулация; биохимичният етап разчита на въглеродни източници; напредналият етап на лечение разчита на специални химикали; и те се допълват от инхибитори на котления камък, биоциди и регулатори на pH. Истинското предизвикателство не е да запомните имена, а да определите точно кой химикал отговаря на вашето конкретно качество на водата и ефективността на-процеса може да варира драстично между един и същи тип химикал от различни производители. Така че не се подстригвайте: извършете тестове в малък-мащаб, изчислете общите разходи и оценете съвместимостта на процесите. Внимателното следване на тези три стъпки може да ви спести много преработки по-късно.
