Mange mennesker er uklare om dette, og selv erfarne fagfolk har ofte en tåget forståelse. PAC, PAM, PFS, natriumhypochlorit, kedelstenshæmmere, defluoreringsmidler, kulstofkilder... navnene er svære at huske, funktioner bliver forvirrede, og kemikalier bliver ofte doseret tilfældigt-tilsat, når de ikke burde, eller udeladt, når det er nødvendigt. Det er ikke, at operatørerne ikke er smarte; det er simpelthen, at ingen nogensinde har klaret det hele klart for dem.
Udfordringen med vandbehandlingskemikalier ligger i deres mangfoldighed: der er mange typer, nogle tjener flere formål, og navnekonventionerne varierer. Når flere bruges sammen, er problemet ikke bare at glemme dem-det er at blande dem sammen. Lad os i dag systematisk nedbryde dem.
01
Koagulanter og flokkuleringsmidler: Den dynamiske duo af fysisk-kemisk behandling
Den ene destabiliserer, de andre broer-blander dem ikke sammen.
Disse to typer kemikalier bruges næsten altid sammen, men deres funktioner er helt forskellige; ikke forvirre dem.
Koagulanter håndterer destabilisering: de neutraliserer overfladeladningen af kolloide partikler i vandet, hvilket får fine partikler,-som ellers ville forblive suspenderet-, til at klumpe sig sammen til små "mikro-flokke." Flokkuleringsmidler håndterer brodannelse: De binder disse små mikro-flokke sammen til store, tunge flokke, der kan sætte sig ud eller afvandes effektivt.
Man neutraliserer ladningen på partikeloverflader, så de ikke længere frastøder hinanden; den anden bruger langkædede-polymerer til at binde de destabiliserede partikler sammen. Rækkefølgen af tilføjelse har også betydning: destabilisering skal komme før brodannelse; vending af rækkefølgen giver stort set ingen resultater.
02
Vælg mellem tre typer koagulanter
Vælg PAC til rutinemæssig fjernelse af uklarhed; vælge jern-baserede midler til fjernelse af fosfor.
Der er tre almindeligt anvendte koagulanter.
PAC (polyaluminiumchlorid): Økonomisk, effektiv til at fjerne uklarhed og tilpasselig til et bredt pH-område. Det er velegnet til både kommunalt og industrielt spildevand, og det er valget-til rutinemæssig drift. PFS (Polyferric Sulfate): Tilbyder stærkere fosforfjernelsesevner end PAC og producerer tætte, hurtigt-sættende flokke. Det er det foretrukne valg til spildevand med højt-fosforindhold, som f.eks. fra slagterier, papirfabrikker og fosforkemiske fabrikker. Jernklorid: Meget effektiv til koagulation og fjernelse af fosfor, men meget ætsende. Det kræver anti-korrosionsforanstaltninger for udstyr og er generelt ikke førstevalg, selvom det bruges i specifikke scenarier. Til rutinemæssig fjernelse af turbiditet skal du vælge PAC; for specialiseret fosforfjernelse skal du vælge jern-baserede koagulanter-denne tommelfingerregel slår sjældent fejl. Nogle planter kæmper for at sænke fosforniveauerne, mens de stadig bruger PAC; at skifte til et strygejern-baseret produkt giver øjeblikkelige resultater. Det er ikke, at PAC er ineffektiv; det er simpelthen ikke det rigtige værktøj til det specifikke job.
03
Kerneflokkuleringsmidlet: PAM
Brug anionisk til sedimentationshjælp; Brug kationisk til afvanding
Kerneflokkuleringsmidlet er PAM (polyacrylamid). Den kommer i tre typer baseret på ionisk ladning, hver med forskellige anvendelser.
Anionisk PAM er mest effektivt til spildevand med høje niveauer af silt og uorganisk materiale -ideel til kulvaskevand, keramisk spildevand og hjælper med sedimentering i primære bundfældningstanke. Kationisk PAM bærer en positiv ladning og er specialiseret til slamafvanding; at tilføje det før en filterpresse forbedrer vandafgivelsen, hvilket potentielt reducerer slamfugtigheden fra 97 % til under 80 %. Ikke-ionisk PAM har et snævert anvendelsesområde og bruges sjældent.
Bare husk: Brug anionisk til sedimenteringshjælp og kationisk til afvanding. Der er dog en faldgrube med PAM: at vælge den forkerte molekylvægt eller iongrad fører til vidt forskellige resultater. Selv blandt kationiske PAM-produkter kan forskelle i molekylvægt (f.eks. 8 millioner vs. . 12 millioner) eller iongrad (f.eks. 20 vs. . 40) forårsage betydelige variationer i fugtindholdet i den resulterende slamkage. Forskellige vandkvaliteter kræver test af{11}}bænkskala for korrekt valg; Forvent ikke, at en enkelt type PAM virker til enhver situation.
Jeg har set mange anlæg, hvor PAM-ydelsen svingede efter at have skiftet mærke, kun for at opdage, at iongraden afveg fra den forrige batch. Så når du skifter leverandør, skal du ikke fokusere udelukkende på prisen-sørg for, at parametrene for molekylvægt og iongrad matcher dine krav.
04
Kulstofkilder: Brændstof til denitrifikationssystemer
Fire typer kulstofkilder: Fordele og ulemper
Ved denitrifikation, hvis kulstofkilden er utilstrækkelig, sulter bakterierne, og det samlede nitrogenniveau falder ikke. Dette er et almindeligt problem. Anlæg med et tilstrækkeligt forhold mellem kulstof-til-nitrogen (C/N) behøver ikke at tilføje mere, men industrielle spildevandsanlæg med lave C/N-forhold kræver næsten altid tilskud.
Hver af de fire kulstofkilder har sine egne fordele og ulemper. Jeg har tidligere skrevet en sammenlignende anmeldelse-"Methanol, natriumacetat, glukose eller sammensatte kulstofkilder: Hvilken bør du vælge til denitrifikation?"-men her er en kort oversigt. Methanol tilbyder den højeste kulstofækvivalens og laveste omkostninger, men som et klasse A farligt kemikalie kræver opbevaring og transport brandsikkerhedsgodkendelse-en barriere, som små anlæg ofte ikke har råd til at rydde. Natriumacetat kan prale af høje udnyttelsesgrader og kræver ingen tilpasningsperiode ved skift, hvilket gør det til et fremragende valg til præcisionskontrol; men det krystalliserer og tilstopper rør om vinteren, hvilket forårsager hovedpine for planter i de nordlige egne. Glukose er sikkert, men langsomt-virkende; det bør ikke vælges, hvis den hydrauliske opholdstid i tanken er utilstrækkelig. Sammensatte kulstofkilder, formuleret af flere komponenter, tilbyder høj udnyttelseseffektivitet på tværs af forskellige mikrobielle populationer; de udmærker sig ved lave-temperaturforhold, er sikre og ikke{10}}krystalliserende og er velegnede til stabil,{11}}langtidsdosering.
Når du vælger en kulstofkilde, skal du overveje tre faktorer: besiddelse af farlige kemiske kvalifikationer, udsving i vintervandtemperaturen og behandlingsvolumen. Hvis kvalificeret, er methanol det mest økonomiske valg; uden kvalifikationer er natriumacetat tilstrækkeligt, hvis vandtemperaturen forbliver over 15 grader året rundt-. Men hvis vintertemperaturerne falder til under 12 grader, kan sammensatte kulstofkilder-som tilbyder høj lav-temperaturudnyttelse og ikke krystalliserer- faktisk resultere i lavere samlede omkostninger end natriumacetat.
Der er meget at diskutere med hensyn til kulstofkilder, men da dette emne blev dækket grundigt i tidligere artikler, vil jeg ikke gentage det her.
05
Specialister i avanceret behandling
Kun implementeret for specifikke parametre, der overskrider grænserne
De to første kategorier anvendes af næsten alle rensningsanlæg. Denne kategori er anderledes-den er kun implementeret for at adressere specifikke parametre, der overskrider udledningsgrænserne.
Fluorfjernelsesmidler: Disse bruges primært til fluorid-holdigt spildevand fra industrier såsom solcelleanlæg, elektronik, halvledere, minedrift og metallurgi samt fosforkemikalier. De fleste anlæg, der behandler fluorid-fyldt spildevand, anvender en fjernelsesproces i to-trin: Et indledende calciumsaltudfældningstrin reducerer fluoridniveauerne til 20-30 mg/L, efterfulgt af et poleringstrin ved hjælp af specialiserede fluoridfjernelsesmidler for at bringe niveauerne under 2 mg/L. Calciumsaltstadiet byder på udfordringer med hensyn til høj slamvolumen og vanskelig pH-kontrol, mens specialiseringsmiddelstadiet afhænger af at vælge den korrekte dosering og justere pH tilbage til det passende område. Når de to faser er godt-integrerede, er de samlede omkostninger lavere end den rene calciumsaltmetode, og slamvolumen kan reduceres til det halve. Jeg har analyseret dette i detaljer i tidligere artikler, så jeg lader det ligge indtil videre.
Tungmetalchelateringsmidler: Disse retter sig mod tungmetaller såsom kviksølv, bly, kobber, nikkel og krom, der findes i spildevand fra galvanisering, kredsløbsfremstilling og minedrift. Mekanismen involverer chelaterende grupper i midlet, der danner stabile bundfald med tungmetalioner, der effektivt fanger tungmetallerne fra vandet. Sammenlignet med den traditionelle hydroxidfældningsmetode tilbyder tungmetalchelateringsmidler adskillige fordele: et bredt effektivt pH-område (de er ikke så pH-følsomme som alkalifældning), effektivitet mod kompleksbundne tungmetaller (hvorimod hydroxidfældning stort set er ineffektivt mod kompleksbundet kobber eller nikkel), og produktionen af stabile slam, der ikke let opløses i{3}.
Bemærk dog, at disse midler ikke er en kur-alt; forskellige tungmetaller kræver forskellige typer chelateringsmidler. Da chelateringsbetingelserne for kobber, nikkel og krom er forskellige, er test på bænk-skala nødvendig for at verificere valget. Dosering skal også være præcis: Under-dosering fører til, at spildevand overskrider udledningsgrænserne, mens over-dosering spilder penge på kemikalier.
Affarvningsmidler anvendes i vid udstrækning til tekstiltryk, farvning og spildevandsbehandling af papirfremstilling; de er typisk kvaternære ammoniumpolymerer, der hurtigt udskiller farve. Da dette ikke er vores primære fokus, vil vi kun nævne det kort.
06
System-støttekemikalier
De behandler ikke forurenende stoffer direkte, men er uundværlige.
Disse typer kemikalier behandler ikke direkte forurenende stoffer, men er afgørende for systemets normale drift.
Kalkulationshæmmere er uundværlige til RO-membraner og cirkulerende vandsystemer. Calcium- og magnesiumioner kan danne skæl, der tilstopper membranporerne; kedelstensinhibitorer forhindrer disse salte i at krystallisere og udfælde. Organofosfonater (såsom HEDP og ATMP) er effektive mod calciumcarbonatskala, mens polymerer (såsom PAA) virker godt mod silica og jernskala. Følg membranproducentens anbefalinger, når du vælger en inhibitor; ikke træffe vilkårlige valg.
Biocider forhindrer spredning af bakterier og alger på membranoverflader og i rørledninger. Oxiderende biocider (f.eks. natriumhypochlorit, klordioxid) er hurtigt-virkende og billige, men udtømmes hurtigt og kræver kontinuerlig dosering. Ikke-oxiderende biocider (f.eks. isothiazolinoner, kvaternære ammoniumsalte) giver længere-varige virkninger og påvirkes mindre af pH. Praktisk erfaring tyder på at veksle mellem oxiderende og ikke{10}}oxiderende typer; at stole på kun én type kan føre til mikrobiel resistens, hvilket gør selv høje doser ineffektive.
pH-justeringer: Natriumhydroxid er den reneste mulighed for at hæve pH, hvorimod kalk er billigt, men producerer betydeligt slam; salt- eller svovlsyre bruges til at sænke pH og bruges også til membranrensning. Disse kan bruges gennem hele processen, men undgå tilfældige justeringer-før du ændrer pH, overvej klart årsagen, målniveauet og om justeringen vil påvirke downstream-processer.
07
Et kemikalie, flere anvendelser; ét stof, flere navne
En ændring i procestrin betyder en ændring i funktion
Kemikaliedoseringsrummet rummer flere "multitaskers"-det samme kemikalie udfører helt forskellige funktioner afhængigt af procestrinnet. Det er også her, der oftest opstår forvirring på-webstedet.
Lime er et klassisk eksempel. Det bruges til pH-justering, fjernelse af fluor, blødgøring af vand og som en hjælp til kemisk fosforfjernelse. Det optræder i både det fysisk-kemiske behandlingsstadium og det avancerede behandlingsstadium, men dosisniveauerne varierer efter størrelsesordener, så man kan ikke blot kopiere-indsætte dosisindstillingerne. Jernsulfat ligner hinanden; mens det primært er et koaguleringsmiddel, fjerner det også fosfor og farve. Under sure forhold reducerer det hexavalent chrom til trivalent chrom-et afgørende trin i behandlingen af chrom-belastet galvanisk spildevand. Natriumhypochlorit bruges ikke kun til sterilisering og desinfektion, men også til affarvning, cyaniddestruktion (under alkaliske forhold) og til rengøring af membraner og rør.
Uoverensstemmelser i navnekonventioner forårsager endnu mere forvirring. Forskellige mennesker bruger forskellige navne for det samme stof: PAC står for Polyaluminium Chloride, selvom nogle refererer til det som Basic Aluminum Chloride; flydende alkali, kaustisk soda og natriumhydroxid refererer alle til det samme; soda er natriumcarbonat; PAM står for polyacrylamid, som er yderligere kategoriseret i anioniske, kationiske og ikke-ioniske typer. "Komposite kulstofkilder" er det mest typiske eksempel; forskellige leverandører bruger forskellige handelsnavne og formuleringer, så navnet alene afslører lidt.
Husk derfor ikke kemikalier ved navn; huske dem efter den funktion, de udfører i systemet. Hvis det samme kemikalie anvendes i et andet procestrin, ændres doserings- og kontrolparametrene fuldstændigt; omvendt kan to produkter med samme navn ikke nødvendigvis have samme sammensætning. Når der er et misforhold mellem indkøbsordrer og-virkeligheden på stedet, skal du præcisere, hvad stoffet er, og hvad det er beregnet til, før du diskuterer prisen.
08
Afslutning med en oversigtstabel
Hurtig reference til otte kategorier af kemikalier
Koagulanter: Repræsentative produkter omfatter PAC, PFS og ferrichlorid. Deres primære funktioner er at destabilisere partikler for at danne flokke, samt at fjerne uklarhed og fosfor. Typiske anvendelsesscenarier omfatter primære sedimentationstanke og avanceret fosforfjernelse.
Flokkuleringsmidler: Repræsentative produkter omfatter PAM (anionisk/kationisk). Deres primære funktioner er at bygge bro mellem partikler til store flokke og hjælpe med sedimentering og afvanding. Typiske anvendelsesscenarier omfatter sedimentationstanke og filterpresser. Kulstofkilder: Repræsentative produkter omfatter methanol, natriumacetat og sammensatte kulstofkilder. Deres primære funktion er at supplere kulstof for at fremme denitrifikation (nitrogenfjernelse), der typisk anvendes i anoxiske tanke.
Defluoreringsmidler: Repræsentative produkter omfatter calciumsalte og specialiserede defluoreringsmidler. Deres primære funktion er fjernelse af dyb fluorid i sekundære behandlingsfaser, typisk brugt til solcelle- og elektronikfremstilling af spildevand.
Tungmetalfældningsmidler: Repræsentative produkter omfatter chelaterende præcipitanter. Deres primære funktion er at opfange tungmetaller og danne stabile bundfald, der typisk bruges til galvanisering og kredsløbsfremstilling af spildevand.
Antiskaleringsmidler: Repræsentative produkter omfatter HEDP og PAA. Deres primære funktion er at forhindre belægninger på membraner og i rørledninger, der typisk anvendes i RO-systemer og cirkulerende vandsystemer.
Biocider: Repræsentative produkter omfatter natriumhypochlorit og isothiazolinoner. Deres primære funktion er sterilisering og algehæmning, der typisk anvendes i membransystemer og cirkulerende vandsystemer.
pH-justeringer: Repræsentative produkter omfatter flydende kaustisk soda (NaOH), saltsyre og kalk. Deres primære funktion er at justere pH-niveauer, der gælder på tværs af alle processtadier.
09
Tre principper for kemisk udvælgelse
Udfør prøvebænken-test først · Beregn de samlede omkostninger · Overvej processen
Foretag først prøveskala-, før du skalerer op. Vandkvaliteten påvirker i høj grad, hvordan kemikalier fungerer; PAC-dosering kan f.eks. variere fra 50 til 300 mg/L-hvordan kan du vide det uden at teste? Lyt ikke bare til en leverandørs "typiske dosering"; din "typiske" er ikke den samme som deres.
For det andet skal du beregne de samlede omkostninger, ikke kun enhedspriserne. Dyre kemikalier kan kræve lavere doser og tilbyde stabil ydeevne, hvilket potentielt kan resultere i en lavere pris pr. ton behandlet vand. Omvendt kan billige kemikalier kræve høje doser eller give dårlige resultater-, hvilket fører til omarbejdelse og højere samlede omkostninger.
For det tredje, sørg for, at kemikalier matcher processen. Opløst luftflotation (DAF) kræver lette flokke, mens sedimentering kræver tunge flokke, hvilket betyder, at valget af PAC og PAM er fuldstændig forskelligt. Biokemiske systemer er følsomme over for kemisk toksicitet; tilsæt aldrig stærke oxidanter til biokemiske tanke. For membransystemer, se producentens kompatibilitetsliste, når du vælger antiskaleringsmidler og biocider; Brug af inkompatible kemikalier kan ødelægge membranerne.
Disse tre principper lyder enkle, men alligevel følger færre end halvdelen af alle planter faktisk dem-de fleste tænker først på at køre test, efter der opstår et problem, og opdager ofte for sent, at de hele tiden har brugt de forkerte kemikalier. Tre principper for udvælgelse af kemikalier
Udfør små-tests, før du skalerer dosis op (PAC-doseringer kan variere fra 50 til 300 mg/L; du kender ikke den rigtige mængde uden test). Beregn de samlede omkostninger frem for enhedspriserne (dyre kemikalier kan kræve lavere doser og tilbyde stabil ydeevne, hvilket resulterer i en lavere pris pr. ton behandlet vand). Sørg for, at kemikalier matcher processen (flotation i opløst luft kræver lette flokke, sedimentering kræver tunge flokke, og membransystemer kræver kontrol af kompatibilitetslister).
Afsluttende tanker
Kemikalier kan virke komplekse, men de bliver tydelige, når de kategoriseres efter funktion: det fysisk-kemiske stadium er afhængig af koagulation og flokkulering; den biokemiske fase er afhængig af kulstofkilder; den avancerede behandlingsfase er afhængig af specialkemikalier; og disse er suppleret med kedelstensinhibitorer, biocider og pH-justeringsmidler. Den virkelige udfordring er ikke at huske navne, men at bestemme præcist, hvilket kemikalie der passer til din specifikke vandkvalitet og proces-ydelse kan variere drastisk mellem den samme type kemikalie fra forskellige producenter. Så lad være med at skære hjørner: Kør små-tests, beregn de samlede omkostninger, og evaluer proceskompatibilitet. Hvis du flittigt følger disse tre trin, kan du spare dig for en masse omarbejde senere.
