優(yōu)化水或廢水處理廠中的化學(xué)沉淀過程的方法
【專利說明】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
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通過就地調(diào)節(jié)作為參數(shù)的一個的基于侶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。 陽〇〇引發(fā)明背景
[0003] 侶鹽（促凝劑），諸如硫酸侶或氯化侶被用于將原水W及廢水化學(xué)地沉淀。=價侶 離子鹽在水中變?yōu)樗獾牟⑶倚纬扇鏦下顯示的難溶性氨氧化侶沉淀：
[0004] A13++H20-Al (OH)挪 陽005] Al (OH) 2++&0 - Al (OH) 2++H"
[0006] Al (OH)2++H2O - Al (OH) 3(s)+H"
[0007] 因為反應(yīng)需要氨氧離子存在于水中，所W有時需要通過，例如給予氨氧化鋼或氨 氧化巧來添加氨氧離子W達(dá)到5. 5-6. 5的最優(yōu)的沉淀pH。在氨氧化物沉淀之后，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)W及顆粒?？蒞通過例 如過濾、沉降或浮選從純化的水分離形成的沉淀（渺泥）。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。
[0008] 一個非無關(guān)緊要的因素是渺泥的量W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W包含沉淀的氨氧 化侶。因此，優(yōu)化沉淀過程對于環(huán)境的目的W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，運(yùn)通常影響純化的水的顏色。例如，運(yùn)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，顆粒可W包括無機(jī)物質(zhì)諸如粘±、W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(Total化ganicCarbon,總有機(jī)碳）被分析并且氧消耗物質(zhì)作 為COD煙iemicalOxygenDemand,化學(xué)需氧量）被分析。分析可W連續(xù)地和/或自動地即 使用在線傳感器被進(jìn)行。
[0009] 在含有單體侶的水溶液中，可W產(chǎn)生具有氨氧化物橋化y化oxidebridge)的絡(luò)合 物。隨著提高的堿度，運(yùn)些絡(luò)合物獲得根據(jù)下表的增加的電荷：
W11] 絡(luò)合物Alz(OH)/+具有鏈形式并且絡(luò)合物Al。〇4(0巧247+具有球形形式。最后提及 的那個可W被聚合成具有下式[A1i304 (OH) 2/1。的球體的鏈。
[0012] 單體硫酸侶和氯化侶通過將包含侶的材料（諸如，氨氧化侶）溶解在酸（即，分別 地W化學(xué)計量的量的&5〇4、肥1)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，運(yùn)要求反應(yīng)在增加的壓力W及增加的溫度下發(fā)生。增加的堿度也可W通過將氨氧離子 添加至單體硫酸侶或氯化侶溶液來獲得。
[0013] 具有增加的堿度的硫酸侶通常被稱為PAS(聚合硫酸侶）并且該氯化物被稱為 PAC(聚合氯化侶）。
[0014] 單體硫酸侶通常W具有約8%的Al量的顆粒形式被提供并且單體氯化侶作為具 有相同量的Al的溶液被提供。硫酸侶也可WW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W顆粒形式的硫酸侶，特別地如果消耗高時。
[0015] 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 堿度的侶絡(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W及凝聚通過高電荷的促凝劑促進(jìn)。
[0016] 凝聚也更迅速地發(fā)生并且氨氧化物促凝劑變得更大，運(yùn)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，通過使用聚合侶促凝劑達(dá)到較低的濁度是可能的。堿度的程度是重要的，因 為太高的堿度可W導(dǎo)致氨氧化侶在促凝劑已經(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間變化的含量的水，促凝劑的堿度可W在未決條 件之后被優(yōu)化。一個實(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C0D/T0C的含量可WW相同的方式被 用于控制劑量。
[0017] PAC和PAS的產(chǎn)生需要相對大的工藝設(shè)備的投入，由于如果運(yùn)些工藝基于酸的缺 乏，運(yùn)些工藝將引起增加的壓力和溫度。通過向單體Al溶液添加氨氧離子增加堿度也是可 能的。氨氧離子可W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，那么相比于添加氨氧化物，使用較低的酸消耗將變 得更經(jīng)濟(jì)。因為生產(chǎn)被集中，所W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)者在個體和直接消費(fèi)者要求之后調(diào)整堿度是不可能的。運(yùn)意味著消費(fèi)者 僅可W通過改變促凝劑的劑量影響沉淀的結(jié)果W滿足雜質(zhì)的程度的變化。
[0018]Mingquan等人，chemosphere71 (2008) 1665-1673d，公開了一項研究，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W增強(qiáng)天然有機(jī)物質(zhì)（NOM)的移除。
[0019]W02004/005192公開了金屬硫酸鹽組合物和如何產(chǎn)生運(yùn)樣的組合物的方法。該組 合物可W在水的純化中被使用。
[0020] 因此，本發(fā)明的一個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。運(yùn)通過在沉淀條件之后就地調(diào)芐基于侶的促凝劑的堿度來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)導(dǎo) 致改進(jìn)的純度的程度和對環(huán)境較小的影響。運(yùn)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WW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，運(yùn)將降低對環(huán)境的壓力W及降低操 作成本和渺泥產(chǎn)生。因此，提供了環(huán)境友好的方法。 陽OW 發(fā)明概述
[0022] 本發(fā)明設(shè)及就地的方法，該方法調(diào)芐基于侶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WW通過添加氨氧離子調(diào)節(jié)堿度的方式來設(shè)計，所述 氨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。運(yùn)可W對進(jìn)入和流出的水連續(xù)地和/或自動地進(jìn) 行，即使用在線傳感器。
[0023] 在第一方面，本發(fā)明設(shè)及通過調(diào)芐基于侶的促凝劑的堿度優(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氨氧離子調(diào)節(jié)堿度，其中通過促凝劑 的溶液添加氨氧離子并且調(diào)節(jié)就地發(fā)生，并且調(diào)芐基于從在線測量水的污染程度獲得的儲 存的數(shù)據(jù)和/或調(diào)芐基于在線測量進(jìn)入的未處理的水和/或流出的處理過的水的污染程 度。
[0024] 將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和目的，尤其參考附圖。 陽0巧]附圖簡述
[00%] 圖1顯示了就地方法的一般流程圖。
[0027] 圖2顯示了處理廠中安裝的純化方法。 陽0測發(fā)明詳述
[0029] 在本申請和本發(fā)明的上下文中，W下定義適用：
[0030] 術(shù)語"堿度"被定義為如在W下表中定義的OH相對于Al的數(shù)目：
[0032] 描述指的是圖號1。根據(jù)本發(fā)明，將使用的設(shè)備優(yōu)選地是工廠中已經(jīng)存在的設(shè)備， 用于促凝劑溶液（1)的劑量，即已經(jīng)被較早直接地添加到將被化學(xué)地沉淀的水或廢水的劑 量。促凝劑溶液（1)包含侶鹽，諸如單體硫酸侶或氯化侶，可選擇地具有低堿度的PAS(聚 合硫酸侶）或PAC(聚合氯化侶）溶液。上文已經(jīng)描述了不同侶鹽的化學(xué)性質(zhì)。將溶液轉(zhuǎn) 移至反應(yīng)罐（2)。將包含OH離子的溶液或懸浮液（3)添加至反應(yīng)罐。溶液/懸浮液包含， 例如氨氧化鋼、氨氧化巧或氨氧化儀。最有效的氨氧化物來源是氨氧化儀。通過添加作為 氨氧化鋼或氨氧化巧的氨氧離子W增加單體侶產(chǎn)品的堿度，可W是困難的，由于運(yùn)些是相 當(dāng)反應(yīng)性的并且Al(OH)S的沉淀容易發(fā)生。氨氧化儀化Wl，5x10 11)是較小反應(yīng)性的并且 因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)更容易用作氨氧化物來源。在本發(fā)明中可