Mange er uklare på dette, og selv erfarne fagfolk har ofte en tåkete forståelse. PAC, PAM, PFS, natriumhypokloritt, avleiringshemmere, defluoreringsmidler, karbonkilder... navnene er vanskelige å huske, funksjoner blir forvirret, og kjemikalier blir ofte tilsatt tilfeldig-når de ikke burde, eller utelatt når det er nødvendig. Det er ikke det at operatørene ikke er smarte; det er rett og slett at ingen noen gang har klart å ordne opp for dem.
Utfordringen med vannbehandlingskjemikalier ligger i deres store variasjon: det er mange typer, noen tjener flere formål, og navnekonvensjonene varierer. Når flere brukes sammen, er problemet ikke bare å glemme dem-det er å blande dem sammen. I dag, la oss systematisk bryte dem ned.
01
Koagulanter og flokkuleringsmidler: Den dynamiske duoen av fysisk-kjemisk behandling
Den ene destabiliserer, de andre broene-forveksler dem ikke.
Disse to typene kjemikalier brukes nesten alltid sammen, men funksjonene deres er helt forskjellige; ikke forvirre dem.
Koagulanter håndterer destabilisering: de nøytraliserer overflateladningen til kolloidale partikler i vannet, og får fine partikler-som ellers ville forbli suspendert-klumper seg sammen til små "mikro-flokker." Flokkulanter håndterer brodannelse: de binder disse bittesmå mikro-flokkene sammen til store, tunge flokker som kan sette seg ut eller avvannes effektivt.
Man nøytraliserer ladningen på partikkeloverflater slik at de ikke lenger frastøter hverandre; den andre bruker langkjedede-polymerer for å knytte de destabiliserte partiklene sammen. Rekkefølgen av tillegg har også betydning: destabilisering må komme før brobygging; reversering av rekkefølgen gir praktisk talt ingen resultater.
02
Velge mellom tre typer koagulanter
Velg PAC for rutinemessig fjerning av turbiditet; velg jernbaserte-midler for fjerning av fosfor.
Det er tre vanlige koagulanter.
PAC (polyaluminiumklorid): Økonomisk, effektiv til å fjerne turbiditet og tilpasses et bredt pH-område. Det er egnet for både kommunalt og industrielt avløpsvann, og er valget-til rutinemessige operasjoner. PFS (Polyferric Sulfate): Tilbyr sterkere fosforfjerningsevne enn PAC og produserer tette, raskt-settende flokker. Det er det foretrukne valget for avløpsvann med høyt-fosforholdig innhold, for eksempel fra slakterier, papirfabrikker og fosforkjemiske anlegg. Jernklorid: Svært effektiv til koagulering og fjerning av fosfor, men svært etsende. Det krever anti-korrosjonstiltak for utstyr og er generelt ikke førstevalget, selv om det brukes i spesifikke scenarier. For rutinemessig fjerning av turbiditet, velg PAC; for spesialisert fosforfjerning, velg jern-baserte koagulanter-denne tommelfingerregelen svikter sjelden. Noen planter sliter med å senke fosfornivået mens de fortsatt bruker PAC; bytte til et strykejern-basert produkt gir umiddelbare resultater. Det er ikke det at PAC er ineffektivt; det er rett og slett ikke det rette verktøyet for den spesifikke jobben.
03
The Core Flocculant: PAM
Bruk anionisk for sedimenteringshjelp; Bruk kationisk for avvanning
Kjerneflokkuleringsmidlet er PAM (polyakrylamid). Den kommer i tre typer basert på ionisk ladning, hver med forskjellige bruksområder.
Anionisk PAM er mest effektivt for avløpsvann med høye nivåer av silt og uorganisk materiale-ideelt for kullvaskevann, keramisk avløpsvann og hjelper til med sedimentering i primære bunnfellingstanker. Kationisk PAM har en positiv ladning og er spesialisert for slamavvanning; å tilsette det før en filterpresse forbedrer vannfrigjøringen, og reduserer potensielt slamfuktighetsinnholdet fra 97 % til under 80 %. Ikke-ionisk PAM har et smalt bruksområde og brukes sjelden.
Bare husk: bruk anionisk for sedimenteringshjelp og kationisk for avvanning. Det er imidlertid en fallgruve med PAM: å velge feil molekylvekt eller ionegrad fører til vidt forskjellige resultater. Selv blant kationiske PAM-produkter kan forskjeller i molekylvekt (f.eks. 8 millioner vs . 12 millioner) eller ionisk grad (f.eks. 20 vs. 40) forårsake betydelige variasjoner i fuktighetsinnholdet til den resulterende slamkaken. Ulike vannkvaliteter krever benk{11}}skalatesting for riktig valg; ikke forvent at en enkelt type PAM fungerer for enhver situasjon.
Jeg har sett mange anlegg der PAM-ytelsen svingte etter å ha byttet merke, bare for å oppdage at iongraden skilte seg fra forrige batch. Så når du bytter leverandør, ikke fokuser utelukkende på pris-forsikre deg om at parametrene for molekylvekt og ionegrad samsvarer med kravene dine.
04
Karbonkilder: Drivstoff for denitrifikasjonssystemer
Fire typer karbonkilder: Fordeler og ulemper
Ved denitrifikasjon, hvis karbonkilden er utilstrekkelig, blir bakteriene sultne, og det totale nitrogennivået faller ikke. Dette er et vanlig problem. Anlegg med et tilstrekkelig innflytende forhold mellom karbon-til-nitrogen (C/N) trenger ikke tilføre mer, men industrielle avløpsanlegg med lavt C/N-forhold krever nesten alltid tilskudd.
Hver av de fire karbonkildene har sine egne fordeler og ulemper. Jeg har tidligere skrevet en sammenlignende anmeldelse-"Metanol, natriumacetat, glukose eller sammensatte karbonkilder: Hvilken bør du velge for denitrifisering?"-men her er en kort oppsummering. Metanol gir høyest karbonekvivalens og laveste kostnad, men som et farlig kjemikalie i klasse A krever lagring og transport brannsikkerhetsgodkjenning-en barriere som små anlegg ofte ikke har råd til å fjerne. Natriumacetat har høye utnyttelsesgrader og krever ingen tilpasningsperiode når du bytter, noe som gjør det til et utmerket valg for presisjonskontroll; men det krystalliserer og tetter til rørene om vinteren, noe som forårsaker hodepine for planter i nordlige områder. Glukose er trygt, men tregt-virkende; det bør ikke velges hvis den hydrauliske oppbevaringstiden i tanken er utilstrekkelig. Sammensatte karbonkilder, formulert fra flere komponenter, tilbyr høy utnyttelseseffektivitet på tvers av ulike mikrobielle populasjoner; de utmerker seg ved lave-temperaturforhold, er trygge og ikke{10}}krystalliserende, og er egnet for stabil,{11}}langtidsdosering.
Når du velger en karbonkilde, bør du vurdere tre faktorer: besittelse av farlige kjemiske kvalifikasjoner, svingninger i vintervanntemperaturen og behandlingsvolum. Hvis kvalifisert, er metanol det mest økonomiske valget; uten kvalifikasjoner er natriumacetat tilstrekkelig hvis vanntemperaturen holder seg over 15 grader året-. Men hvis vintertemperaturen faller under 12 grader, kan komposittkarbonkilder-som gir høy lav-temperaturutnyttelse og ikke krystalliserer- faktisk resultere i lavere totale kostnader enn natriumacetat.
Det er mye å diskutere angående karbonkilder, men siden dette temaet ble dekket grundig i tidligere artikler, vil jeg ikke gjenta det her.
05
Spesialister i avansert behandling
Utplassert kun for spesifikke parametere som overskrider grensene
De to første kategoriene brukes av nesten alle renseanlegg. Denne kategorien er annerledes-den brukes bare for å adressere spesifikke parametere som overskrider utslippsgrensene.
Fluorfjerningsmidler: Disse brukes først og fremst til fluorid-inneholdende avløpsvann fra industrier som solceller, elektronikk, halvledere, gruvedrift og metallurgi, og fosforkjemikalier. De fleste anlegg som behandler fluorid-avløpsvann bruker en to-fjerningsprosess: et innledende kalsiumsaltutfellingstrinn reduserer fluoridnivåene til 20–30 mg/L, etterfulgt av et poleringstrinn med spesialiserte fluoridfjerningsmidler for å bringe nivåene under 2 mg/L. Kalsiumsaltstadiet byr på utfordringer med hensyn til høyt slamvolum og vanskelig pH-kontroll, mens det spesialiserte middelstadiet er avhengig av å velge riktig dosering og justere pH tilbake til riktig område. Når de to trinnene er godt-integrert, er den totale kostnaden lavere enn metoden med rent kalsiumsalt, og slamvolumet kan halveres. Jeg har analysert dette i detalj i tidligere artikler, så jeg lar det være med det nå.
Tungmetall-chelateringsmidler: Disse retter seg mot tungmetaller som kvikksølv, bly, kobber, nikkel og krom som finnes i avløpsvann fra galvanisering, kretskortproduksjon og gruvedrift. Mekanismen involverer chelaterende grupper i midlet som danner stabile utfellinger med tungmetallioner, som effektivt fanger opp tungmetallene fra vannet. Sammenlignet med den tradisjonelle hydroksydutfellingsmetoden tilbyr tungmetallchelateringsmidler flere fordeler: et bredt effektivt pH-område (de er ikke like pH-følsomme som alkaliutfelling), effektivitet mot kompleksbundne tungmetaller (mens hydroksydutfelling stort sett er ineffektivt mot kompleksdannet kobber eller nikkel), og produksjonen av stabile slam som ikke lett løses opp i{3}.
Vær imidlertid oppmerksom på at disse midlene ikke er en kur-alt; forskjellige tungmetaller krever forskjellige typer chelateringsmidler. Siden cheleringsbetingelsene for kobber, nikkel og krom er forskjellige, er det nødvendig med benkskalatesting for å bekrefte valget. Doseringen må også være presis: under-dosering fører til at avløpsvann overskrider utslippsgrensene, mens over-dosering kaster bort penger på kjemikalier.
Avfargingsmidler er mye brukt i tekstiltrykk, farging og behandling av avløpsvann for papirfremstilling; de er typisk kvaternære ammoniumpolymerer som raskt avgir farge. Siden dette ikke er vårt hovedfokus, vil vi bare nevne det kort.
06
System-støttekjemikalier
De behandler ikke forurensninger direkte, men er uunnværlige.
Disse typer kjemikalier behandler ikke direkte forurensninger, men er avgjørende for systemets normale drift.
Avleiringshemmere er uunnværlige for RO-membraner og sirkulerende vannsystemer. Kalsium- og magnesiumioner kan danne avleiringer som tetter membranporene; avleiringshemmere hindrer disse saltene i å krystallisere og utfelles. Organofosfonater (som HEDP og ATMP) er effektive mot kalsiumkarbonatbelegg, mens polymerer (som PAA) fungerer godt mot silika- og jernbelegg. Følg membranprodusentens anbefalinger når du velger en inhibitor; ikke ta vilkårlige valg.
Biocider forhindrer spredning av bakterier og alger på membranoverflater og i rørledninger. Oksiderende biocider (f.eks. natriumhypokloritt, klordioksid) er hurtig-virkende og rimelige, men tømmes raskt, og krever kontinuerlig dosering. Ikke-oksiderende biocider (f.eks. isotiazolinoner, kvaternære ammoniumsalter) gir lengre-varige effekter og påvirkes mindre av pH. Praktisk erfaring tyder på å veksle mellom oksiderende og ikke{10}}oksiderende typer; Å stole på bare én type kan føre til mikrobiell resistens, noe som gjør selv høye doser ineffektive.
pH-justeringer: Natriumhydroksid er det reneste alternativet for å heve pH, mens kalk er billig, men produserer betydelig slam; saltsyre eller svovelsyre brukes til å senke pH og brukes også i membranrengjøring. Disse kan brukes gjennom hele prosessen, men unngå tilfeldige justeringer-før du endrer pH, vurder tydelig årsaken, målnivået og om justeringen vil påvirke nedstrømsprosesser.
07
Ett kjemikalie, flere bruksområder; ett stoff, flere navn
En endring i prosesstrinn betyr en endring i funksjon
Kjemikaliedoseringsrommet rommer flere «multitaskers»-det samme kjemikaliet utfører helt forskjellige funksjoner avhengig av prosesstrinn. Det er også her forvirring oftest oppstår på-siden.
Lime er et klassisk eksempel. Den brukes til pH-justering, fjerning av fluor, mykgjøring av vann og som et hjelpemiddel ved kjemisk fosforfjerning. Det vises både i det fysisk-kjemiske behandlingsstadiet og det avanserte behandlingsstadiet, men doseringsnivåene varierer etter størrelsesordener, så man kan ikke bare kopiere-lime inn doseringsinnstillingene. Jernholdig sulfat er lignende; mens det primært er et koagulant, fjerner det også fosfor og farge. Under sure forhold reduserer den seksverdig krom til treverdig krom-et avgjørende trinn i behandling av krom-belastet elektropletteringsvann. Natriumhypokloritt brukes ikke bare til sterilisering og desinfeksjon, men også til avfarging, cyaniddestruksjon (under alkaliske forhold) og rengjøring av membraner og rør.
Uoverensstemmelser i navnekonvensjoner forårsaker enda mer forvirring. Ulike mennesker bruker forskjellige navn for det samme stoffet: PAC står for Polyaluminium Chloride, selv om noen refererer til det som Basic Aluminum Chloride; flytende alkali, kaustisk soda og natriumhydroksid refererer alle til det samme; soda er natriumkarbonat; PAM står for polyakrylamid, som er videre kategorisert i anioniske, kationiske og ikke-ioniske typer. "Komposittkarbonkilder" er det mest typiske eksemplet; ulike leverandører bruker ulike handelsnavn og formuleringer, så navnet alene avslører lite.
Husk derfor ikke kjemikalier ved navn; huske dem etter funksjonen de utfører i systemet. Hvis det samme kjemikaliet brukes i et annet prosesstrinn, vil doserings- og kontrollparameterne endres fullstendig; omvendt kan det hende at to produkter med samme navn ikke nødvendigvis har samme sammensetning. Når det er et misforhold mellom innkjøpsordrer og-virkelighet på stedet, avklar nøyaktig hva stoffet er og hva det er ment å gjøre før du diskuterer prisen.
08
Avslutter med en oppsummeringstabell
Hurtigreferanse for åtte kategorier av kjemikalier
Koagulanter: Representative produkter inkluderer PAC, PFS og jernklorid. Deres primære funksjoner er å destabilisere partikler for å danne flokker, samt å fjerne turbiditet og fosfor. Typiske bruksscenarier inkluderer primære sedimentasjonstanker og avansert fosforfjerning.
Flokkuleringsmidler: Representative produkter inkluderer PAM (anionisk/kationisk). Deres primære funksjoner er å bygge bro over partikler til store flokker og hjelpe til med sedimentering og avvanning. Typiske bruksscenarier inkluderer sedimentasjonstanker og filterpresser. Karbonkilder: Representative produkter inkluderer metanol, natriumacetat og komposittkarbonkilder. Deres primære funksjon er å supplere karbon for å fremme denitrifikasjon (nitrogenfjerning), vanligvis brukt i anoksiske tanker.
Defluoreringsmidler: Representative produkter inkluderer kalsiumsalter og spesialiserte defluoreringsmidler. Deres primære funksjon er fjerning av dyp fluor i sekundære behandlingstrinn, vanligvis brukt til solcelle- og elektronikkproduksjon av avløpsvann.
Tungmetallutfellingsmidler: Representative produkter inkluderer chelaterende utfellingsmidler. Deres primære funksjon er å fange opp tungmetaller og danne stabile utfellinger, vanligvis brukt til galvanisering og kretskortproduksjon av avløpsvann.
Antiskaleringsmidler: Representative produkter inkluderer HEDP og PAA. Deres primære funksjon er å forhindre avleiring på membraner og i rørledninger, vanligvis brukt i RO-systemer og sirkulerende vannsystemer.
Biocider: Representative produkter inkluderer natriumhypokloritt og isotiazolinoner. Deres primære funksjon er sterilisering og algehemming, vanligvis brukt i membransystemer og sirkulerende vannsystemer.
pH-justeringer: Representative produkter inkluderer flytende kaustisk soda (NaOH), saltsyre og kalk. Deres primære funksjon er å justere pH-nivåer, gjeldende på tvers av alle prosesstrinn.
09
Tre prinsipper for kjemisk utvalg
Gjennomfør benke-tester først · Beregn totale kostnader · Vurder prosessen
Utfør først benketester- før du skalerer opp. Vannkvalitet påvirker i betydelig grad hvordan kjemikalier fungerer; PAC-dosering kan for eksempel variere fra 50 til 300 mg/L-hvordan kan du vite det uten å teste? Ikke bare hør på en leverandørs "typiske dosering"; din "typiske" er ikke den samme som deres.
For det andre, beregn totale kostnader, ikke bare enhetspriser. Dyre kjemikalier kan kreve lavere doser og gi stabil ytelse, noe som potensielt kan resultere i lavere kostnad per tonn behandlet vann. Motsatt kan billige kjemikalier kreve høye doser eller gi dårlige resultater-som fører til omarbeiding og høyere totale kostnader.
For det tredje, sørg for at kjemikalier samsvarer med prosessen. Oppløst luftflotasjon (DAF) krever lette flokker, mens sedimentering krever tunge flokker, noe som betyr at utvalget av PAC og PAM er helt forskjellig. Biokjemiske systemer er følsomme for kjemisk toksisitet; aldri tilsett sterke oksidanter til biokjemiske tanker. For membransystemer, se produsentens kompatibilitetsliste når du velger antiskaleringsmidler og biocider; bruk av inkompatible kjemikalier kan ødelegge membranene.
Disse tre prinsippene høres enkle ut, men færre enn halvparten av alle planter følger dem-de fleste tenker bare på å kjøre tester etter at et problem har oppstått, og oppdager ofte for sent at de har brukt feil kjemikalier hele tiden. Tre prinsipper for valg av kjemikalier
Utfør små-tester før du skalerer opp dosen (PAC-doser kan variere fra 50 til 300 mg/L; du vil ikke vite riktig mengde uten testing). Beregn totale kostnader i stedet for enhetspriser (dyre kjemikalier kan kreve lavere doser og gi stabil ytelse, noe som resulterer i en lavere kostnad per tonn behandlet vann). Sørg for at kjemikalier samsvarer med prosessen (flotasjon i oppløst luft krever lette flokker, sedimentering krever tunge flokker, og membransystemer krever kontroll av kompatibilitetslister).
Siste tanker
Kjemikalier kan virke komplekse, men de blir tydelige når de kategoriseres etter funksjon: det fysisk-kjemiske stadiet er avhengig av koagulering og flokkulering; det biokjemiske stadiet er avhengig av karbonkilder; det avanserte behandlingsstadiet er avhengig av spesialkjemikalier; og disse er supplert med avleiringshemmere, biocider og pH-justere. Den virkelige utfordringen er ikke å huske navn, men å bestemme nøyaktig hvilket kjemikalium som passer din spesifikke vannkvalitet og prosess-ytelse kan variere drastisk mellom den samme typen kjemikalier fra forskjellige produsenter. Så, ikke kutt hjørner: kjør små-tester, beregn totale kostnader og evaluer prosesskompatibilitet. Hvis du følger disse tre trinnene nøye, kan du spare deg for mye omarbeid senere.
