申請日2014.02.28
公開(公告)日2016.01.06
IPC分類號C02F1/52
摘要
本發(fā)明涉及通過就地調(diào)節(jié)作為參數(shù)的一個(gè)的基于鋁的促凝劑的堿度純化水并且降低操作成本的方法，諸如在水或廢水處理廠中純化水。
權(quán)利要求書
1.一種通過調(diào)節(jié)基于鋁的促凝劑的堿度優(yōu)化水處理廠中或廢水處理 廠中的化學(xué)沉淀過程的方法，其特征在于
a)所述堿度通過添加氫氧離子來調(diào)節(jié)，其中所述氫氧離子通過促凝劑 的溶液被添加以及
b)所述調(diào)節(jié)就地發(fā)生以及
c)所述調(diào)節(jié)基于從水的污染程度的在線測量獲得的儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)和/或
d)所述調(diào)節(jié)基于進(jìn)入的未處理的水和/或流出的處理過的水的污染程 度的在線測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氧化鎂或氫氧化鎂的懸浮 液添加所述氫氧離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述基于鋁的 促凝劑是單體硫酸鋁和/或氯化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于
通過使用選自由在進(jìn)入的水中和/或在化學(xué)沉淀和分離所述促凝劑之 后的濁度、顏色、COD、TOC、鋁或磷酸鹽組成的組的一種或更多種方法 進(jìn)行污染程度的測量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)取決于絮凝 的水的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中絮凝pH被保持在約 5.5至約6.5之間。
說明書
優(yōu)化水或廢水處理廠中的化學(xué)沉淀過程的方法
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及通過就地調(diào)節(jié)作為參數(shù)的一個(gè)的基于鋁的促凝劑的堿度 純化水并且降低操作成本的方法，諸如在水或廢水處理廠中純化水。
發(fā)明背景
鋁鹽(促凝劑)，諸如硫酸鋁或氯化鋁被用于將原水以及廢水化學(xué)地沉 淀。三價(jià)鋁離子鹽在水中變?yōu)樗獾牟⑶倚纬扇缫韵嘛@示的難溶性氫氧化 鋁沉淀：
Al3++H2O→Al(OH)2++H+
Al(OH)2++H2O→Al(OH)2++H+
Al(OH)2++H2O→Al(OH)3(s)+H+
因?yàn)榉磻?yīng)需要?dú)溲蹼x子存在于水中，所以有時(shí)需要通過，例如給予氫 氧化鈉或氫氧化鈣來添加氫氧離子以達(dá)到5.5-6.5的最優(yōu)的沉淀pH。在氫 氧化物沉淀之后，在水中形成促凝劑，該促凝劑吸附并且包住水中的可溶 的和不溶的有機(jī)物質(zhì)以及顆粒�？梢酝ㄟ^例如過濾、沉降或浮選從純化的 水分離形成的沉淀(淤泥)。除了其他方面，由于經(jīng)濟(jì)原因，不期望添加比 獲得純化的水的可接受的質(zhì)量所需的更多的促凝劑，而不花費(fèi)太多的錢。
一個(gè)非無關(guān)緊要的因素是淤泥的量以及操作成本和除去材料的成本 隨著促凝劑的增加的添加而增加。在一些情況下，多達(dá)40%的形成的干物 質(zhì)的量可以包含沉淀的氫氧化鋁。因此，優(yōu)化沉淀過程對于環(huán)境的目的以 及經(jīng)濟(jì)的目的二者都是重要的。在化學(xué)沉淀中，可溶性有機(jī)物質(zhì)的量在水 中被降低，這通常影響純化的水的顏色。例如，這意味著，原水中的腐殖 質(zhì)物質(zhì)和來自紙漿廠的廢水中其余的木素的減少導(dǎo)致水的顏色的減少。通 過化學(xué)沉淀也降低水的濁度。濁度由水中的顆粒引起，顆�？梢园o機(jī) 物質(zhì)諸如粘土、以及其他有機(jī)化合物諸如在生物學(xué)純化之后剩下的細(xì)菌菌 落、乳化油或纖維。它們一起構(gòu)成懸浮固體的量(SS-懸浮固體)。同時(shí)有機(jī) 部分與可溶性有機(jī)物質(zhì)一起形成水中氧消耗物質(zhì)的總量。有機(jī)碳的總量作 為TOC(TotalOrganicCarbon，總有機(jī)碳)被分析并且氧消耗物質(zhì)作為COD (ChemicalOxygenDemand，化學(xué)需氧量)被分析。分析可以連續(xù)地和/或自 動(dòng)地即使用在線傳感器被進(jìn)行。
在含有單體鋁的水溶液中，可以產(chǎn)生具有氫氧化物橋(hydroxidebridge) 的絡(luò)合物。隨著提高的堿度，這些絡(luò)合物獲得根據(jù)下表的增加的電荷：
絡(luò)合物Al2(OH)24+具有鏈形式并且絡(luò)合物Al13O4(OH)247+具有球形形 式。最后提及的那個(gè)可以被聚合成具有下式[Al13O4(OH)247+]n的球體的鏈。
單體硫酸鋁和氯化鋁通過將包含鋁的材料(諸如，氫氧化鋁)溶解在酸 (即，分別地以化學(xué)計(jì)量的量的H2SO4、HCl)中來產(chǎn)生。增加的堿度通過使 用在溶解期間酸的缺乏來獲得，這要求反應(yīng)在增加的壓力以及增加的溫度 下發(fā)生。增加的堿度也可以通過將氫氧離子添加至單體硫酸鋁或氯化鋁溶 液來獲得。
具有增加的堿度的硫酸鋁通常被稱為PAS(聚合硫酸鋁)并且該氯化物 被稱為PAC(聚合氯化鋁)。
單體硫酸鋁通常以具有約8%的Al量的顆粒形式被提供并且單體氯化 鋁作為具有相同量的Al的溶液被提供。硫酸鋁也可以以溶液被獲得，但 Al量則為約4%。聚合的產(chǎn)物通常被提供為對于PAS具有約4%Al的量的 溶液并且對于PAC約8%。因此，與PAS相比，對于PAC，用于與Al含 量有關(guān)的運(yùn)輸?shù)某杀臼禽^低的。如果不需要聚合的產(chǎn)物，最有成本效益的 可選物通常是以顆粒形式的硫酸鋁，特別地如果消耗高時(shí)。
使用聚合的促凝劑(特別地PAC)具有增加的其市場份額，主要取決于 具有增加的堿度的鋁絡(luò)合物已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)相比于單體促凝劑更好地降低水 中的濁度。水中的顆粒(包括膠體)，如果通常帶負(fù)電荷并且電荷的中和以 及凝聚通過高電荷的促凝劑促進(jìn)。
凝聚也更迅速地發(fā)生并且氫氧化物促凝劑變得更大，這通常有利于促 凝劑分離過程，特別地在低水溫下。對于具有高濁度的水，相比于相同的 或較高的劑量的另一種單體(Al-)促凝劑，通過使用聚合鋁促凝劑達(dá)到較低 的濁度是可能的。堿度的程度是重要的，因?yàn)樘叩膲A度可以導(dǎo)致氫氧化 鋁在促凝劑已經(jīng)被分布在應(yīng)該被沉淀的完整的水體積中之前沉淀，即它變 得太有反應(yīng)性。高堿度的另一個(gè)缺點(diǎn)是，在許多情況下，可溶性有機(jī)化合 物的沉淀變得更差。如果正在處理具有隨時(shí)間變化的含量的水，促凝劑的 堿度可以在未決條件之后被優(yōu)化。一個(gè)實(shí)例是來自河的原水，其在暴雨之 后可包含大量的顆粒(高濁度)，并且在干旱期期間包含較低量的顆粒(低濁 度)但較高量的有機(jī)物質(zhì)。另一個(gè)實(shí)例是來自紙漿廠和造紙廠的廢水。在那 里，在廢水中可溶性有機(jī)化合物的量取決于當(dāng)時(shí)使用的原木材料。除了與 處理的水的量成比例地控制促凝劑的劑量之外，也常見的是由于排出的處 理過的水和/或進(jìn)入的水的濁度而改變劑量。水的顏色或COD/TOC的含量 可以以相同的方式被用于控制劑量。
PAC和PAS的產(chǎn)生需要相對大的工藝設(shè)備的投入，由于如果這些工藝 基于酸的缺乏，這些工藝將引起增加的壓力和溫度。通過向單體Al溶液 添加氫氧離子增加堿度也是可能的。氫氧離子可以作為溶液或懸浮液被添 加。溶液或懸浮液稀釋最終產(chǎn)物，即Al含量被降低并且運(yùn)輸成本被增加。 如果就地進(jìn)行工藝，有些事是不重要的。如果作為生產(chǎn)者你已經(jīng)在昂貴的 工藝設(shè)備方面進(jìn)行了投入，那么相比于添加氫氧化物，使用較低的酸消耗 將變得更經(jīng)濟(jì)。因?yàn)樯a(chǎn)被集中，所以堿度適于取決于使用者一般要求。 由于技術(shù)生產(chǎn)和后勤的原因，對于生產(chǎn)者在個(gè)體和直接消費(fèi)者要求之后調(diào) 整堿度是不可能的。這意味著消費(fèi)者僅可以通過改變促凝劑的劑量影響沉 淀的結(jié)果以滿足雜質(zhì)的程度的變化。
Mingquan等人，chemosphere71(2008)1665-1673d，公開了一項(xiàng)研究， 其中在水處理的領(lǐng)域中大量與凝聚有關(guān)的參數(shù)已經(jīng)被研究。結(jié)論是促凝劑 的堿度、形態(tài)和劑量應(yīng)該基于原水堿性被優(yōu)化以增強(qiáng)天然有機(jī)物質(zhì)(NOM) 的移除。
WO2004/005192公開了金屬硫酸鹽組合物和如何產(chǎn)生這樣的組合物 的方法。該組合物可以在水的純化中被使用。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，該方法引起來自例如水或 廢水處理廠的水的增加的純化。這通過在沉淀?xiàng)l件之后就地調(diào)節(jié)基于鋁的 促凝劑的堿度來實(shí)現(xiàn)，這導(dǎo)致改進(jìn)的純度的程度和對環(huán)境較小的影響。這 也將是更經(jīng)濟(jì)的并且降低工廠中的操作成本，操作成本通常是關(guān)鍵參數(shù)。 通過使用就地方法，第一次可以以優(yōu)化的方式關(guān)于堿度控制純化系統(tǒng)，所 述優(yōu)化的方式導(dǎo)致消耗較少量的促凝劑，這將降低對環(huán)境的壓力以及降低 操作成本和淤泥產(chǎn)生。因此，提供了環(huán)境友好的方法。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及就地的方法，該方法調(diào)節(jié)基于鋁的促凝劑的堿度并且優(yōu)化 原水或廢水處理廠中的化學(xué)沉淀過程。該方法可以以通過添加氫氧離子調(diào) 節(jié)堿度的方式來設(shè)計(jì)，所述氫氧離子被添加至促凝劑的溶液。堿度的調(diào)節(jié) 就地發(fā)生并且被設(shè)計(jì)成使得調(diào)節(jié)在從關(guān)于水的污染程度的測量獲得的數(shù) 據(jù)上發(fā)生。這可以對進(jìn)入和流出的水連續(xù)地和/或自動(dòng)地進(jìn)行，即使用在線 傳感器。
在第一方面，本發(fā)明涉及通過調(diào)節(jié)基于鋁的促凝劑的堿度優(yōu)化水處理 廠或廢水處理廠中的化學(xué)沉淀過程的方法，其特征在于通過添加氫氧離子 調(diào)節(jié)堿度，其中通過促凝劑的溶液添加氫氧離子并且調(diào)節(jié)就地發(fā)生，并且 調(diào)節(jié)基于從在線測量水的污染程度獲得的儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)和/或調(diào)節(jié)基于在線 測量進(jìn)入的未處理的水和/或流出的處理過的水的污染程度。
