Wiele osób nie ma co do tego jasności, a nawet doświadczeni profesjonaliści często mają mgliste pojęcie. PAC, PAM, PFS, podchloryn sodu, inhibitory kamienia, środki odfluorowe, źródła węgla... nazwy są trudne do zapamiętania, funkcje są mylone, a środki chemiczne są często dodawane przypadkowo-dodawane, gdy nie powinny, lub pomijane, gdy jest to konieczne. Nie chodzi o to, że operatorzy nie są mądrzy; po prostu nikt nigdy im tego wszystkiego jasno nie wyjaśnił.
Wyzwanie związane ze środkami chemicznymi do uzdatniania wody polega na ich różnorodności: istnieje wiele typów, niektóre służą wielu celom, a konwencje nazewnictwa są różne. Kiedy używa się kilku razem, problemem nie jest po prostu ich zapomnienie,-ale pomieszanie. Dziś systematycznie je rozbijajmy.
01
Koagulanty i flokulanty: dynamiczny duet obróbki fizykochemicznej
Jedno destabilizuje, inne mosty-nie mieszają ich.
Te dwa rodzaje substancji chemicznych są prawie zawsze używane razem, ale ich funkcje są zupełnie inne; nie myl ich.
Koagulanty radzą sobie z destabilizacją: neutralizują ładunek powierzchniowy cząstek koloidalnych w wodzie, powodując, że drobne cząstki,-które w przeciwnym razie pozostałyby zawieszone,-sklejają się w maleńkie „mikro-kłaczki”. Flokulanty radzą sobie z tworzeniem mostków: wiążą te maleńkie mikro-kłaczki razem w duże, ciężkie kłaczki, które mogą się osadzić lub skutecznie odwodnić.
Jeden neutralizuje ładunek na powierzchni cząstek, dzięki czemu nie odpychają się one już nawzajem; w drugim wykorzystuje się-polimery o długich łańcuchach, aby połączyć ze sobą zdestabilizowane cząstki. Kolejność dodawania również ma znaczenie: destabilizacja musi nastąpić przed zbudowaniem mostu; odwrócenie kolejności nie daje praktycznie żadnych rezultatów.
02
Wybór pomiędzy trzema typami koagulantów
Wybierz PAC do rutynowego usuwania zmętnień; wybierz środki na bazie żelaza-do usuwania fosforu.
Istnieją trzy powszechnie stosowane koagulanty.
PAC (chlorek poliglinu): Ekonomiczny, skuteczny w usuwaniu zmętnienia i przystosowany do szerokiego zakresu pH. Nadaje się do oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych,-jest to najlepszy wybór w przypadku rutynowych operacji. PFS (siarczan poliżelazowy): zapewnia silniejsze możliwości usuwania fosforu niż PAC i tworzy gęste, szybko-osiadające kłaczki. Jest to preferowany wybór w przypadku ścieków o wysokiej-fosforze, np. z rzeźni, papierni i zakładów chemicznych zajmujących się fosforem. Chlorek żelaza: Bardzo skuteczny w koagulacji i usuwaniu fosforu, ale silnie żrący. Wymaga-środków antykorozyjnych sprzętu i generalnie nie jest rozwiązaniem pierwszego wyboru, chociaż jest stosowane w określonych scenariuszach. Do rutynowego usuwania zmętnień wybierz PAC; do specjalistycznego usuwania fosforu wybierz koagulanty-na bazie żelaza-ta praktyczna zasada rzadko się zawodzi. Niektóre rośliny mają trudności z obniżeniem poziomu fosforu, nadal stosując PAC; przejście na produkt na bazie żelaza-przynosi natychmiastowe rezultaty. Nie chodzi o to, że PAC jest nieskuteczny; po prostu nie jest to odpowiednie narzędzie do tego konkretnego zadania.
03
Flokulant rdzenia: PAM
Użyj anionu jako środka wspomagającego sedymentację; Do odwadniania używaj środka kationowego
Głównym flokulantem jest PAM (poliakryloamid). Występuje w trzech typach w zależności od ładunku jonowego, każdy z różnymi zastosowaniami.
Anionowy PAM jest najskuteczniejszy w przypadku ścieków o dużej zawartości mułu i substancji nieorganicznych-idealny do wody z płukania węgla, ścieków ceramicznych i wspomaga sedymentację w osadnikach wstępnych. Kationowy PAM ma ładunek dodatni i specjalizuje się w odwadnianiu osadów; dodanie go przed prasą filtracyjną poprawia uwalnianie wody, potencjalnie zmniejszając zawartość wilgoci w osadzie z 97% do poniżej 80%. Nie-jonowy PAM ma wąski zakres zastosowań i jest rzadko używany.
Tylko pamiętaj: użyj anionowego do wspomagania sedymentacji i kationowego do odwadniania. Z PAM wiąże się jednak pewna pułapka: wybór niewłaściwej masy cząsteczkowej lub stopnia jonowego prowadzi do zupełnie odmiennych wyników. Nawet wśród kationowych produktów PAM różnice w masie cząsteczkowej (np. 8 milionów w porównaniu z. 12 milionami) lub stopniu jonowości (np. 20 w porównaniu z. 40) mogą powodować znaczne różnice w zawartości wilgoci powstałego placka osadowego. Różne właściwości wody wymagają{{11}testowania w skali laboratoryjnej, aby dokonać właściwego wyboru; nie oczekuj, że jeden typ PAM będzie działał w każdej sytuacji.
Widziałem wiele zakładów, w których wydajność PAM wahała się po zmianie marki, ale odkryłem, że stopień jonowości różnił się od poprzedniej partii. Zmieniając więc dostawcę, nie skupiaj się wyłącznie na cenie.-Upewnij się, że parametry masy cząsteczkowej i stopnia jonowego odpowiadają Twoim wymaganiom.
04
Źródła węgla: paliwo do systemów denitryfikacji
Cztery rodzaje źródeł węgla: zalety i wady
W przypadku denitryfikacji, jeśli źródło węgla jest niewystarczające, bakterie odczuwają głód, a całkowity poziom azotu nie spada. Jest to częsty problem. Oczyszczalnie o odpowiednim stosunku węgla-do-azotu (C/N) na dopływie nie muszą dodawać więcej, ale oczyszczalnie ścieków przemysłowych o niskim stosunku C/N prawie zawsze wymagają suplementacji.
Każde z czterech źródeł węgla ma swoje zalety i wady. Wcześniej napisałem recenzję porównawczą-„Metanol, octan sodu, glukoza czy kompozytowe źródła węgla: które źródła wybrać do denitryfikacji?”-ale tutaj jest krótkie podsumowanie. Metanol zapewnia najwyższy równoważnik węgla i najniższy koszt, ale jako niebezpieczna substancja chemiczna klasy A jego przechowywanie i transport wymagają atestu przeciwpożarowego-, na usunięcie którego małe zakłady często nie mogą sobie pozwolić. Octan sodu charakteryzuje się wysokim stopniem wykorzystania i nie wymaga okresu adaptacyjnego podczas zmiany, co czyni go doskonałym wyborem do precyzyjnego sterowania; jednakże krystalizuje i zatyka rury zimą, powodując bóle głowy u roślin w północnych regionach. Glukoza jest bezpieczna, ale-działa wolno; nie należy go wybierać, jeżeli czas przebywania hydraulicznego w zbiorniku jest niewystarczający. Kompozytowe źródła węgla, składające się z wielu składników, zapewniają wysoką efektywność wykorzystania w różnych populacjach drobnoustrojów; doskonale sprawdzają się w warunkach-niskich temperatur, są bezpieczne,-nie krystalizują i nadają się do stabilnego,-terminowego dozowania.
Wybierając źródło węgla, należy wziąć pod uwagę trzy czynniki: posiadanie niebezpiecznych substancji chemicznych, wahania temperatury wody w zimie i objętość uzdatniania. Jeśli się zakwalifikujesz, najbardziej ekonomicznym wyborem będzie metanol; bez kwalifikacji, wystarczy octan sodu, jeśli temperatura wody utrzymuje się powyżej 15 stopni przez cały rok-. Jeśli jednak w zimie temperatury spadną poniżej 12 stopni, kompozytowe źródła węgla,-które zapewniają wysokie wykorzystanie w-temperaturach i nie krystalizują-, mogą w rzeczywistości skutkować niższymi kosztami całkowitymi niż octan sodu.
Jest wiele do omówienia na temat źródeł węgla, ale ponieważ temat ten został szczegółowo omówiony w poprzednich artykułach, nie będę go tutaj powtarzał.
05
Specjaliści w leczeniu zaawansowanym
Wdrażane tylko dla określonych parametrów przekraczających limity
Dwie pierwsze kategorie stosowane są przez niemal wszystkie oczyszczalnie ścieków. Ta kategoria jest inna,-jest wdrażana tylko w celu uwzględnienia określonych parametrów przekraczających limity rozładowania.
Środki usuwające fluor: stosuje się je głównie w przypadku-zawierających fluor ścieków z takich gałęzi przemysłu, jak fotowoltaika, elektronika, półprzewodniki, górnictwo i hutnictwo oraz chemikalia zawierające fosfor. Większość zakładów oczyszczających ścieki-zawierające fluorek stosuje-dwuetapowy proces usuwania: początkowy etap wytrącania soli wapniowej zmniejsza poziom fluoru do 20–30 mg/l, po którym następuje etap doczyszczania przy użyciu specjalistycznych środków do usuwania fluoru, aby obniżyć poziom poniżej 2 mg/l. Etap soli wapniowej wiąże się z wyzwaniami związanymi z dużą objętością osadu i trudną kontrolą pH, podczas gdy etap specjalistycznego środka polega na wyborze właściwej dawki i przywróceniu pH do odpowiedniego zakresu. Gdy oba etapy są dobrze-zintegrowane, całkowity koszt jest niższy niż w przypadku metody z czystą solą wapniową, a objętość osadu można zmniejszyć o połowę. Analizowałem to szczegółowo w poprzednich artykułach, więc na razie na tym poprzestanę.
Środki chelatujące metale ciężkie: działają na metale ciężkie, takie jak rtęć, ołów, miedź, nikiel i chrom, występujące w ściekach z galwanizacji, produkcji płytek drukowanych i operacji wydobywczych. Mechanizm polega na tym, że grupy chelatujące w środku tworzą stabilne osady z jonami metali ciężkich, skutecznie wychwytując metale ciężkie z wody. W porównaniu z tradycyjną metodą wytrącania wodorotlenkami środki chelatujące metale ciężkie mają kilka zalet: szeroki efektywny zakres pH (nie są tak wrażliwe na pH-jak wytrącanie alkaliami), skuteczność w zwalczaniu skompleksowanych metali ciężkich (podczas gdy wytrącanie wodorotlenkiem jest w dużej mierze nieskuteczne w przypadku skompleksowanej miedzi lub niklu) oraz wytwarzanie stabilnego osadu w mniejszych ilościach, który nie jest łatwo ponownie-rozpuszczalny.
Należy jednak pamiętać, że te środki nie są lekarstwem-na wszystko; różne metale ciężkie wymagają różnych typów środków chelatujących. Ponieważ warunki chelatowania miedzi, niklu i chromu różnią się, w celu sprawdzenia wyboru konieczne jest przeprowadzenie-testów laboratoryjnych. Dawkowanie musi być również precyzyjne: zbyt-dawkowanie powoduje, że ścieki przekraczają limity zrzutu, natomiast-dawkowanie nadmierne powoduje marnowanie pieniędzy na chemikalia.
Środki odbarwiające są szeroko stosowane w drukowaniu, barwieniu i oczyszczaniu ścieków papierniczych na tekstyliach; są to zazwyczaj czwartorzędowe polimery amoniowe, które szybko tracą kolor. Ponieważ nie jest to nasz główny cel, wspomnimy o tym tylko pokrótce.
06
System-Wsparcie chemiczne
Nie oczyszczają bezpośrednio substancji zanieczyszczających, ale są niezbędne.
Tego typu chemikalia nie oczyszczają bezpośrednio zanieczyszczeń, ale są niezbędne do normalnego działania systemu.
Inhibitory kamienia są niezbędne w przypadku membran RO i systemów wody obiegowej. Jony wapnia i magnezu mogą tworzyć kamień, który zatyka pory błony komórkowej; inhibitory kamienia zapobiegają krystalizacji i wytrącaniu się tych soli. Organofosfoniany (takie jak HEDP i ATMP) skutecznie przeciwdziałają osadzaniu się kamienia węglanu wapnia, natomiast polimery (takie jak PAA) dobrze przeciwdziałają osadowi krzemionkowemu i żelaznemu. Wybierając inhibitor, postępuj zgodnie z zaleceniami producenta membrany; nie dokonuj arbitralnych wyborów.
Biocydy zapobiegają namnażaniu się bakterii i glonów na powierzchniach membran i w rurociągach. Utleniające biocydy (np. podchloryn sodu, dwutlenek chloru) są szybko-działające i niedrogie, ale szybko się wyczerpują, co wymaga ciągłego dozowania. Nie-utleniające biocydy (np. izotiazolinony, czwartorzędowe sole amoniowe) zapewniają dłuższe-działanie i są mniej podatne na pH. Praktyczne doświadczenie sugeruje naprzemienne występowanie typów utleniających i nieutleniających; poleganie tylko na jednym typie może prowadzić do oporności drobnoustrojów, przez co nawet wysokie dawki stają się nieskuteczne.
regulatory pH: wodorotlenek sodu jest najczystszą opcją podnoszenia pH, podczas gdy wapno jest tanie, ale wytwarza znaczną ilość osadu; kwas solny lub siarkowy służy do obniżania pH, a także do czyszczenia membran. Można je stosować w całym procesie, ale należy unikać przypadkowych korekt-przed zmianą pH. Należy dokładnie rozważyć przyczynę, poziom docelowy i to, czy korekta będzie miała wpływ na dalsze procesy.
07
Jedna substancja chemiczna, wiele zastosowań; jedna substancja, wiele nazw
Zmiana etapu procesu oznacza zmianę funkcji
W pomieszczeniu dozowania chemikaliów mieści się kilka „jednostek wielozadaniowych”-, przy czym ta sama substancja chemiczna pełni zupełnie różne funkcje w zależności od etapu procesu. W tym miejscu najczęściej pojawia się-zamęt w witrynie.
Limonka jest klasycznym przykładem. Stosowany jest do regulacji pH, usuwania fluoru, zmiękczania wody oraz jako środek wspomagający chemiczne usuwanie fosforu. Występuje zarówno na etapie oczyszczania fizykochemicznego, jak i na etapie zaawansowanego leczenia, ale poziomy dawkowania różnią się o rzędy wielkości, więc nie można po prostu skopiować-wkleić ustawień dawkowania. Siarczan żelazawy jest podobny; chociaż jest przede wszystkim koagulantem, usuwa również fosfor i barwnik. W warunkach kwaśnych redukuje chrom sześciowartościowy do chromu trójwartościowego,-co jest kluczowym krokiem w oczyszczaniu ścieków galwanicznych-zawierających chrom. Podchloryn sodu służy nie tylko do sterylizacji i dezynfekcji, ale także do odbarwiania, niszczenia cyjanków (w warunkach alkalicznych) oraz czyszczenia membran i rurociągów.
Rozbieżności w konwencjach nazewnictwa powodują jeszcze większe zamieszanie. Różni ludzie używają różnych nazw dla tej samej substancji: PAC oznacza chlorek poliglinu, chociaż niektórzy nazywają go podstawowym chlorkiem glinu; płynna zasada, soda kaustyczna i wodorotlenek sodu odnoszą się do tego samego; soda kalcynowana to węglan sodu; PAM oznacza poliakryloamid, który dzieli się na typy anionowe, kationowe i nie-jonowe. Najbardziej typowym przykładem są „kompozytowe źródła węgla”; różni dostawcy używają różnych nazw handlowych i receptur, więc sama nazwa niewiele mówi.
Dlatego nie zapamiętuj substancji chemicznych po nazwie; zapamiętać je ze względu na funkcję, jaką pełnią w systemie. Jeśli ta sama substancja chemiczna zostanie użyta na innym etapie procesu, parametry dozowania i kontroli ulegną całkowitej zmianie; i odwrotnie, dwa produkty o tej samej nazwie niekoniecznie muszą mieć ten sam skład. W przypadku rozbieżności między zamówieniami a-rzeczywistością na miejscu, przed dyskusją o cenie wyjaśnij dokładnie, czym jest substancja i do czego ma służyć.
08
Na zakończenie tabela podsumowująca
Skrócona instrukcja obsługi ośmiu kategorii substancji chemicznych
Koagulanty: Reprezentatywne produkty obejmują PAC, PFS i chlorek żelaza. Ich podstawową funkcją jest destabilizacja cząstek w celu utworzenia kłaczków, a także usuwanie zmętnienia i fosforu. Typowe scenariusze zastosowań obejmują osadniki pierwotne i zaawansowane usuwanie fosforu.
Flokulanty: Reprezentatywne produkty obejmują PAM (anionowy/kationowy). Ich podstawową funkcją jest łączenie cząstek w duże kłaczki oraz wspomaganie sedymentacji i odwadniania. Typowe scenariusze zastosowań obejmują osadniki i prasy filtracyjne. Źródła węgla: Reprezentatywne produkty obejmują metanol, octan sodu i złożone źródła węgla. Ich podstawową funkcją jest uzupełnianie węgla w celu promowania denitryfikacji (usuwania azotu), zwykle stosowanej w zbiornikach beztlenowych.
Środki odfluorujące: Reprezentatywne produkty obejmują sole wapnia i specjalistyczne środki odfluorowające. Ich podstawową funkcją jest głębokie usuwanie fluoru na wtórnych etapach oczyszczania, zwykle stosowanych w ściekach z branży fotowoltaicznej i elektronicznej.
Środki strącające metale ciężkie: Reprezentatywne produkty obejmują środki strącające chelatujące. Ich podstawową funkcją jest wychwytywanie metali ciężkich i tworzenie stabilnych osadów, zwykle używanych do ścieków galwanicznych i produkcji płytek drukowanych.
Antyskalanty: Reprezentatywne produkty obejmują HEDP i PAA. Ich podstawową funkcją jest zapobieganie tworzeniu się kamienia na membranach i rurociągach, zwykle stosowanych w systemach RO i systemach wody obiegowej.
Biocydy: Reprezentatywne produkty obejmują podchloryn sodu i izotiazolinony. Ich podstawową funkcją jest sterylizacja i hamowanie rozwoju glonów, zwykle stosowane w systemach membranowych i systemach wody obiegowej.
Regulatory pH: Reprezentatywne produkty obejmują ciekłą sodę kaustyczną (NaOH), kwas solny i wapno. Ich podstawową funkcją jest regulacja poziomu pH, mająca zastosowanie na wszystkich etapach procesu.
09
Trzy zasady doboru substancji chemicznych
Najpierw przeprowadź-testy laboratoryjne · Oblicz koszty całkowite · Rozważ proces
Najpierw przeprowadź-testy laboratoryjne przed zwiększeniem skali. Jakość wody znacząco wpływa na działanie środków chemicznych; Na przykład dawka PAC może wynosić od 50 do 300 mg/l-skąd możesz to wiedzieć bez testów? Nie słuchaj tylko „typowego dawkowania” dostawcy; Twoje „typowe” nie jest takie samo jak ich.
Po drugie, oblicz koszty całkowite, a nie tylko ceny jednostkowe. Drogie chemikalia mogą wymagać niższych dawek i zapewniać stabilną wydajność, co potencjalnie skutkuje niższym kosztem na tonę uzdatnionej wody. I odwrotnie, tanie chemikalia mogą wymagać wysokich dawek lub dawać słabe wyniki,-co prowadzi do konieczności przeróbek i wyższych kosztów ogólnych.
Po trzecie, upewnij się, że chemikalia pasują do procesu. Flotacja w powietrzu rozpuszczonym (DAF) wymaga lekkich kłaczków, podczas gdy sedymentacja wymaga ciężkich kłaczków, co oznacza, że wybór PAC i PAM jest całkowicie różny. Systemy biochemiczne są wrażliwe na toksyczność chemiczną; nigdy nie dodawaj silnych utleniaczy do zbiorników biochemicznych. W przypadku systemów membranowych przy wyborze antyskalantów i biocydów należy zapoznać się z listą kompatybilności producenta; użycie niezgodnych środków chemicznych może zniszczyć membrany.
Te trzy zasady wydają się proste, ale mniej niż połowa roślin rzeczywiście ich przestrzega-większość myśli o przeprowadzeniu testów dopiero po pojawieniu się problemu, często zbyt późno odkrywając, że przez cały czas stosowała niewłaściwe środki chemiczne. Trzy zasady wyboru substancji chemicznych
Przed zwiększeniem dawki przeprowadź testy na-małą skalę (dawki PAC mogą wahać się od 50 do 300 mg/l; bez testów nie dowiesz się, jaka jest właściwa ilość). Obliczaj koszty całkowite, a nie ceny jednostkowe (drogie chemikalia mogą wymagać niższych dawek i zapewniać stabilną wydajność, co skutkuje niższym kosztem na tonę uzdatnionej wody). Upewnij się, że chemikalia odpowiadają procesowi (flotacja rozpuszczonego powietrza wymaga lekkich kłaczków, sedymentacja wymaga ciężkich kłaczków, a systemy membranowe wymagają sprawdzenia list kompatybilności).
Ostatnie przemyślenia
Substancje chemiczne mogą wydawać się złożone, ale stają się jasne, gdy zostaną podzielone według funkcji: etap fizykochemiczny opiera się na koagulacji i flokulacji; etap biochemiczny opiera się na źródłach węgla; zaawansowany etap oczyszczania opiera się na specjalistycznych środkach chemicznych; i są one uzupełniane przez inhibitory kamienia, biocydy i regulatory pH. Prawdziwym wyzwaniem nie jest zapamiętywanie nazw, ale dokładne określenie, który środek chemiczny pasuje do konkretnej jakości wody i wydajności procesu-może się drastycznie różnić w przypadku tego samego rodzaju środka chemicznego pochodzącego od różnych producentów. Nie idź więc na skróty: przeprowadź testy-na małą skalę, oblicz koszty całkowite i oceń zgodność procesów. Pilne wykonanie tych trzech kroków może uchronić Cię przed wieloma przeróbkami w późniejszym czasie.
