Багато людей не розуміють цього, і навіть досвідчені професіонали часто мають туманне розуміння. PAC, PAM, PFS, гіпохлорит натрію, інгібітори накипу, дефторуючі агенти, джерела вуглецю... назви важко запам’ятати, функції плутаються, а хімікати часто додають випадково-, коли їх не слід, або пропускають, коли це необхідно. Справа не в тому, що оператори нерозумні; просто ніхто ніколи не розбирав це все за них.
Проблема з хімічними речовинами для очищення води полягає в їх величезній різноманітності: існує багато типів, деякі служать для багатьох цілей, і умовні назви відрізняються. Коли кілька використовуються разом, проблема полягає не в тому, щоб їх забути-а в тому, що вони змішуються. Сьогодні давайте систематично розберемо їх.
01
Коагулянти та флокулянти: динамічний дует фізико-хімічної обробки
Одне дестабілізує, інше з’єднує-не змішувати їх.
Ці два типи хімікатів майже завжди використовуються разом, але їхні функції абсолютно різні; не плутайте їх.
Коагулянти справляються з дестабілізацією: вони нейтралізують поверхневий заряд колоїдних частинок у воді, змушуючи дрібні частинки-, які інакше залишалися б у зваженому стані-, злипатися разом у крихітні «мікро-флокули». Флокулянти справляються з перекриттям: вони зв’язують ці крихітні мікро-флокули разом у великі, важкі пластівці, які можуть осідати або ефективно зневоднюватися.
Один нейтралізує заряд на поверхні частинок, щоб вони більше не відштовхувалися один від одного; інший використовує полімери з довгим{0}}ланцюгом, щоб з’єднати дестабілізовані частинки. Порядок додавання також має значення: дестабілізація має відбуватися перед перекриттям; зміна порядку не дає практично жодних результатів.
02
Вибір між трьома типами коагулянтів
Виберіть PAC для планового видалення каламуті; вибирайте засоби-на основі заліза для видалення фосфору.
Існує три найпоширеніші коагулянти.
PAC (поліалюмінієвий хлорид): економічний, ефективний для видалення каламутності та адаптований до широкого діапазону pH. Підходить як для муніципальних, так і для промислових стічних вод, це-вибір для звичайних операцій. PFS (поліферрисульфат): забезпечує потужніші можливості видалення фосфору, ніж PAC, і утворює щільні, швидко-осідаючі пластівці. Це кращий вибір для стічних вод із високим вмістом-фосфору, таких як стічні води із боєнь, паперових фабрик і фосфорних хімічних заводів. Хлорид заліза: високоефективний при коагуляції та видаленні фосфору, але дуже корозійний. Він вимагає анти{8}}захистів від корозії для обладнання та, як правило, не є першим вибором, хоча він використовується в окремих сценаріях. Для звичайного видалення каламуті виберіть PAC; для спеціального видалення фосфору обирайте коагулянти-на основі заліза-це емпіричне правило рідко працює. Деякі рослини намагаються знизити рівень фосфору, продовжуючи використовувати PAC; перехід на продукт-на основі заліза дає миттєві результати. Справа не в тому, що PAC неефективний; це просто не правильний інструмент для конкретної роботи.
03
Основний флокулянт: PAM
Використовуйте аніонну речовину для сприяння седиментації; Використовуйте Cationic для зневоднення
Основним флокулянтом є ПАМ (поліакриламід). Він буває трьох типів на основі іонного заряду, кожен з яких має різні застосування.
Аніонний PAM є найефективнішим для стічних вод із високим вмістом мулу та неорганічних речовин-ідеально підходить для води для промивання вугілля, керамічних стічних вод і сприяє осадженню в первинних відстійниках. Катіонний ПАМ несе позитивний заряд і спеціалізується на зневодненні осаду; додавання його перед фільтр-пресом покращує виділення води, потенційно знижуючи вологість осаду з 97% до нижче 80%. Не-іонний ПАМ має вузький діапазон застосування та використовується рідко.
Просто пам’ятайте: використовуйте аніонні для сприяння седиментації та катіонні для зневоднення. Однак у PAM є підводний камінь: вибір неправильної молекулярної маси або іонного ступеня призводить до дуже різних результатів. Навіть серед катіонних продуктів ПАМ відмінності в молекулярній масі (наприклад, 8 мільйонів проти . 12 мільйонів) або іонному ступені (наприклад, 20 проти . 40) можуть спричинити значні коливання вмісту вологи в отриманому осаді. Вода різної якості вимагає-тестування в масштабі для правильного вибору; не очікуйте, що один тип PAM працюватиме в кожній ситуації.
Я бачив багато заводів, де продуктивність PAM коливалася після зміни бренду, лише для того, щоб виявити, що іонний ступінь відрізняється від попередньої партії. Тому, змінюючи постачальника, не зосереджуйтеся лише на ціні-переконайтеся, що параметри молекулярної маси та іонного ступеня відповідають вашим вимогам.
04
Джерела вуглецю: паливо для систем денітрифікації
Чотири типи джерел вуглецю: плюси і мінуси
Під час денітрифікації, якщо джерело вуглецю недостатнє, бактерії залишаються голодними, і загальний рівень азоту не падає. Це поширена проблема. Заводи з адекватним співвідношенням вуглецю-до -азоту (C/N) не потребують додаткового додавання, але заводи промислових стічних вод із низьким співвідношенням C/N майже завжди потребують додавання.
Кожне з чотирьох джерел вуглецю має свої переваги та недоліки. Раніше я написав порівняльний огляд-"Метанол, ацетат натрію, глюкоза чи композитні джерела вуглецю: що вибрати для денітрифікації?"-але ось короткий підсумок. Метанол має найвищий вуглецевий еквівалент і найнижчу вартість, але оскільки це небезпечна хімічна речовина класу А, його зберігання та транспортування потребують дозволу протипожежної безпеки-невеликі заводи часто не можуть собі дозволити очистити цей бар’єр. Ацетат натрію має високі коефіцієнти використання та не потребує періоду адаптації під час перемикання, що робить його чудовим вибором для точного контролю; але взимку він кристалізується і забиває труби, що завдає головного болю рослинам північних регіонів. Глюкоза безпечна, але повільно-діє; його не слід вибирати, якщо гідравлічний час утримання в резервуарі недостатній. Композитні джерела вуглецю, складені з багатьох компонентів, пропонують високу ефективність використання різноманітними мікробними популяціями; вони чудово працюють при низьких-температурах, безпечні та не-кристалізуються, а також підходять для стабільного, тривалого-дозування.
Вибираючи джерело вуглецю, враховуйте три чинники: наявність небезпечних хімічних речовин, коливання температури води взимку та обсяг обробки. За наявності кваліфікації метанол є найбільш економічним вибором; без застережень, ацетату натрію достатньо, якщо температура води залишається вище 15 градусів протягом року-. Однак, якщо температура взимку опускається нижче 12 градусів, композитні джерела вуглецю-, які забезпечують високу -використання-температури та не кристалізуються-, можуть фактично призвести до нижчих загальних витрат, ніж ацетат натрію.
Про джерела вуглецю можна багато обговорити, але оскільки ця тема була детально висвітлена в попередніх статтях, я не буду повторювати її тут.
05
Фахівці з передового лікування
Розгортається лише для певних параметрів, що перевищують обмеження
Перші дві категорії використовуються майже на всіх очисних спорудах. Ця категорія відрізняється-вона використовується лише для вирішення певних параметрів, які перевищують обмеження викиду.
Засоби для видалення фтору: вони в основному використовуються для фтор{0}}вмісних стічних вод таких галузей промисловості, як фотоелектрична, електронна, напівпровідникова, гірничодобувна та металургійна промисловість, а також фосфорні хімікати. Більшість установок, які очищують стічні води, -насичені фторидом, використовують двоетапний-процес видалення: початкова стадія осадження солі кальцію знижує рівень фтору до 20–30 мг/л, після чого йде стадія полірування з використанням спеціальних агентів для видалення фтору, щоб знизити рівень нижче 2 мг/л. Стадія кальцієвої солі створює труднощі щодо великого об’єму осаду та складного контролю рН, тоді як стадія спеціалізованого агента залежить від вибору правильного дозування та повернення рН до відповідного діапазону. Коли два етапи добре-інтегровані, загальна вартість нижча, ніж метод чистої кальцієвої солі, а об’єм осаду можна зменшити вдвічі. Я детально аналізував це в попередніх статтях, тому поки що залишу це на цьому.
Хелатоутворювачі важких металів: вони націлені на важкі метали, такі як ртуть, свинець, мідь, нікель і хром, які містяться у стічних водах гальванічного виробництва, виробництва друкованих плат і гірничих робіт. Механізм включає хелатні групи в агенті, що утворюють стабільні осади з іонами важких металів, ефективно захоплюючи важкі метали з води. Порівняно з традиційним методом осадження гідроксидом, хелатоутворювачі важких металів мають кілька переваг: широкий ефективний діапазон рН (вони не настільки чутливі до рН-, як осадження лугом), ефективність проти утворених комплексів важких металів (тоді як осадження гідроксидом значною мірою неефективне проти утворених комплексів міді чи нікелю), а також виробництво стабільного осаду в менших кількостях, який нелегко осадити. повторно-розчинити.
Однак зауважте, що ці препарати не є ліками-від усіх; різні важкі метали вимагають різних типів хелатуючих агентів. Оскільки умови хелатоутворення для міді, нікелю та хрому відрізняються, для перевірки вибору необхідне лабораторне-випробування. Дозування також має бути точним: недостатнє-дозування призводить до того, що стічні води перевищують ліміти викиду, тоді як-надмірне дозування призводить до витрачання грошей на хімікати.
Знебарвлювачі широко використовуються в текстильному друку, фарбуванні та очищенні стічних вод при виробництві паперу; зазвичай це четвертинні амонієві полімери, які швидко змінюють колір. Оскільки це не наша основна увага, ми згадаємо про це лише коротко.
06
Хімікати-підтримки системи
Вони не очищають забруднюючі речовини безпосередньо, але є незамінними.
Ці типи хімічних речовин безпосередньо не очищають забруднювачі, але необхідні для нормальної роботи системи.
Інгібітори накипу незамінні для RO мембран і систем циркуляційної води. Іони кальцію та магнію можуть утворювати накип, який закупорює пори мембрани; інгібітори накипу запобігають кристалізації та випаданню цих солей. Органофосфонати (такі як HEDP і ATMP) ефективні проти накипу карбонату кальцію, тоді як полімери (такі як PAA) добре працюють проти накипу кремнезему та заліза. При виборі інгібітора дотримуйтеся рекомендацій виробника мембрани; не робіть довільного вибору.
Біоциди запобігають розмноженню бактерій і водоростей на поверхнях мембран і всередині трубопроводів. Біоциди-окислювачі (наприклад, гіпохлорит натрію, діоксид хлору) швидко-діють і недорогі, але швидко виснажуються, що потребує безперервного дозування. Не-біоциди, що не окиснюють (наприклад, ізотіазолінони, солі четвертинного амонію) забезпечують більш тривалий-ефект і на них менше впливає pH. Практичний досвід показує чергування окисних і не{10}}окислювальних типів; використання лише одного типу може призвести до стійкості мікробів, що робить навіть високі дози неефективними.
Регулятори pH: гідроксид натрію є найчистішим варіантом для підвищення pH, тоді як вапно дешеве, але утворює значну кількість осаду; соляна або сірчана кислота використовується для зниження pH, а також використовується для очищення мембран. Їх можна використовувати протягом усього процесу, але уникайте випадкових коригувань-перед зміною рН чітко обміркуйте причину, цільовий рівень і чи вплине коригування на подальші процеси.
07
Один хімікат, багаторазове використання; одна речовина, кілька назв
Зміна етапу процесу означає зміну функції
У камері дозування хімічних речовин працює кілька «багатозадачних»-одна і та ж хімічна речовина виконує абсолютно різні функції залежно від етапу процесу. Тут також найчастіше виникають плутанини на-сайті.
Класичним прикладом є лайм. Використовується для регулювання рН, видалення фтору, пом’якшення води та як допоміжний засіб для хімічного видалення фосфору. Він з’являється як на стадії фізико-хімічної обробки, так і на стадії розширеної обробки, але рівні дозування відрізняються на порядки величини, тому неможливо просто скопіювати-вставити налаштування дозування. Подібний сульфат заліза; будучи переважно коагулянтом, він також видаляє фосфор і колір. У кислих умовах він відновлює шестивалентний хром до тривалентного-, що є вирішальним кроком у обробці -насичених хромом стічних вод гальванічного покриття. Гіпохлорит натрію використовується не тільки для стерилізації та дезінфекції, а й для знебарвлення, ціанідної деструкції (в лужних умовах), очищення мембран і трубопроводів.
Розбіжності в угодах про найменування викликають ще більше плутанини. Різні люди використовують різні назви для тієї самої речовини: PAC означає поліалюмінієвий хлорид, хоча деякі називають його основним алюмінієвим хлоридом; рідкий луг, каустична сода та гідроксид натрію — все це одне й те саме; кальцинована сода — карбонат натрію; PAM означає поліакриламід, який далі класифікується на аніонний, катіонний та не-іонний типи. «Композитні джерела вуглецю» є найбільш типовим прикладом; різні постачальники використовують різні торгові назви та рецептури, тому сама назва мало що розкриває.
Тому не запам'ятовуйте хімічні речовини за назвами; запам'ятати їх за функцією, яку вони виконують у системі. Якщо той самий хімікат використовується на іншому етапі процесу, параметри дозування та контролю повністю зміняться; і навпаки, два продукти з однаковою назвою можуть не обов’язково мати однаковий склад. У разі невідповідності між замовленнями на купівлю та -реальністю на місці, уточніть, що це за речовина та для чого вона призначена, перш ніж обговорювати ціну.
08
Завершуємо підсумкову таблицю
Короткий довідник для восьми категорій хімічних речовин
Коагулянти: репрезентативні продукти включають PAC, PFS і хлорид заліза. Їх основні функції — дестабілізація частинок з утворенням пластівців, а також видалення каламутності та фосфору. Типові сценарії застосування включають первинні відстійники та розширене видалення фосфору.
Флокулянти: репрезентативні продукти включають PAM (аніонний/катіонний). Їх основні функції — з’єднання частинок у великі пластівці та допомога в осіданні та зневодненні. Типові сценарії застосування включають відстійники та фільтр-преси. Джерела вуглецю: репрезентативні продукти включають метанол, ацетат натрію та композитні джерела вуглецю. Їх основною функцією є доповнення вуглецю для сприяння денітрифікації (видалення азоту), що зазвичай використовується в безкисневих резервуарах.
Дефторуючі агенти: Типові продукти включають солі кальцію та спеціальні дефторуючі агенти. Їх основною функцією є глибоке видалення фтору на вторинних стадіях очищення, як правило, використовується для стічних вод фотоелектричного виробництва та виробництва електроніки.
Осадники важких металів: репрезентативні продукти включають хелатні осадники. Їх основною функцією є уловлювання важких металів і утворення стійких осадів, які зазвичай використовуються для гальваніки та стічних вод виробництва друкованих плат.
Засоби проти накипу: репрезентативні продукти включають HEDP і PAA. Їх основною функцією є запобігання утворенню накипу на мембранах і в трубопроводах, які зазвичай використовуються в системах RO та системах циркуляції води.
Біоциди: репрезентативні продукти включають гіпохлорит натрію та ізотіазолінони. Їх основною функцією є стерилізація та інгібування водоростей, які зазвичай використовуються в мембранних системах і системах циркуляції води.
Регулятори pH: репрезентативні продукти включають рідкий каустичний натр (NaOH), соляну кислоту та вапно. Їх основною функцією є регулювання рівня рН, що застосовується на всіх етапах процесу.
09
Три принципи хімічного відбору
Спочатку проведіть стендові-випробування · Обчисліть загальні витрати · Розгляньте процес
По-перше, проведіть стендові-масштабні випробування перед розширенням. Якість води суттєво впливає на роботу хімікатів; Дозування PAC, наприклад, може коливатися від 50 до 300 мг/л-як ви можете знати без тестування? Не просто слухайте «типове дозування» постачальника; ваш "типовий" не такий самий, як їхній.
По-друге, розраховуйте загальні витрати, а не лише ціни за одиницю. Дорогі хімічні речовини можуть вимагати менших дозувань і забезпечувати стабільну продуктивність, що потенційно призведе до нижчої вартості тонни очищеної води. І навпаки, дешеві хімікати можуть вимагати високих доз або дати погані результати-, що призведе до переробки та вищих загальних витрат.
По-третє, переконайтеся, що хімічні речовини відповідають процесу. Для флотації розчиненого повітря (DAF) потрібні легкі пластівці, тоді як для осадження потрібні важкі пластівці, тобто вибір PAC і PAM повністю відрізняється. Біохімічні системи чутливі до хімічної токсичності; ніколи не додавайте в біохімічні резервуари сильні окислювачі. Для мембранних систем зверніться до списку сумісності виробника при виборі засобів проти накипу та біоцидів; використання несумісних хімікатів може зіпсувати мембрани.
Ці три принципи здаються простими, однак менше половини всіх рослин насправді їх дотримуються-більшість з них думають про проведення тестів лише після того, як виникає проблема, часто надто пізно виявляючи, що вони весь час використовували не ті хімікати. Три принципи вибору хімікатів
Перш ніж збільшувати дозування, проведіть невеликі-тести (дози PAC можуть коливатися від 50 до 300 мг/л; ви не дізнаєтеся правильну кількість без тестування). Обчислюйте загальні витрати, а не ціни за одиницю (дорогі хімікати можуть вимагати менших дозувань і забезпечувати стабільну продуктивність, що призводить до нижчої вартості за тонну очищеної води). Переконайтеся, що хімічні речовини відповідають процесу (флотація розчиненого повітря вимагає легких пластівців, седиментація вимагає важких пластівців, а мембранні системи потребують перевірки списків сумісності).
Заключні думки
Хімічні речовини можуть здатися складними, але вони стають зрозумілими, якщо їх класифікувати за функціями: фізико-хімічна стадія залежить від коагуляції та флокуляції; біохімічна стадія спирається на джерела вуглецю; просунутий етап лікування покладається на спеціальні хімічні речовини; і вони доповнюються інгібіторами накипу, біоцидами та регуляторами pH. Справжнє завдання полягає не в тому, щоб запам’ятати назви, а в тому, щоб точно визначити, яка хімічна речовина відповідає вашій конкретній якості води та ефективності процесу-може суттєво відрізнятися для одного типу хімікатів від різних виробників. Отже, не обмежуйтесь: проведіть невеликі-тести, обчисліть загальні витрати та оцініть сумісність процесів. Ретельне виконання цих трьох кроків може позбавити вас від багатьох переробок у майбутньому.
