Mulți oameni sunt neclari în acest sens și chiar și profesioniștii experimentați au adesea o înțelegere neclară. PAC, PAM, PFS, hipoclorit de sodiu, inhibitori de calcar, agenți de defluorurare, surse de carbon... denumirile sunt greu de reținut, funcțiile devin confuze, iar substanțele chimice sunt adesea dozate la întâmplare-adăugate atunci când nu ar trebui sau omise atunci când este necesar. Nu este că operatorii nu sunt inteligenți; este pur și simplu că nimeni nu a rezolvat niciodată totul clar pentru ei.
Provocarea cu substanțele chimice de tratare a apei constă în varietatea lor totală: există multe tipuri, unele au mai multe scopuri, iar convențiile de denumire variază. Când mai multe sunt folosite împreună, problema nu este doar uitarea lor-ci amestecarea lor. Astăzi, să le defalcăm sistematic.
01
Coagulante și floculante: Duo-ul dinamic de tratament fizico-chimic
Unul destabiliza, celelalte poduri-nu le amestecă.
Aceste două tipuri de substanțe chimice sunt aproape întotdeauna folosite împreună, dar funcțiile lor sunt complet diferite; nu-i confunda.
Coagulantele se ocupă de destabilizare: neutralizează încărcătura de suprafață a particulelor coloidale din apă, determinând particule fine-care, altfel, ar rămâne suspendate-să se aglomereze în „micro-flocuri mici”. Floculanții se ocupă de crearea de punte: ei leagă aceste micro-flocuri mici împreună în flocuri mari și grele care se pot depune sau pot fi deshidratate eficient.
Unul neutralizează sarcina de pe suprafețele particulelor, astfel încât acestea să nu se mai respingă reciproc; celălalt folosește polimeri cu lanț lung-pentru a lega particulele destabilizate. Ordinea adăugării contează, de asemenea: destabilizarea trebuie să vină înaintea punerii în punte; inversarea ordinii nu dă practic niciun rezultat.
02
Alegerea dintre trei tipuri de coagulanți
Alegeți PAC pentru îndepărtarea de rutină a turbidității; alegeți agenți pe bază de fier-pentru îndepărtarea fosforului.
Există trei coagulanți folosiți în mod obișnuit.
PAC (Clorura de polialuminiu): Economic, eficient la indepartarea turbiditatii si adaptabil la o gama larga de pH. Potrivit atât pentru apele uzate municipale, cât și pentru cele industriale, este alegerea-pentru operațiunile de rutină. PFS (sulfat poliferric): oferă capacități mai puternice de îndepărtare a fosforului decât PAC și produce flocuri dense, cu depunere-rapidă. Este alegerea preferată pentru apele reziduale cu-fosfor ridicat, cum ar fi cele din abatoare, fabrici de hârtie și fabrici chimice cu fosfor. Clorura ferică: Foarte eficientă la coagulare și îndepărtarea fosforului, dar foarte corozivă. Necesită măsuri anti-coroziune pentru echipamente și, în general, nu este prima alegere, deși este utilizat în scenarii specifice. Pentru îndepărtarea de rutină a turbidității, alegeți PAC; pentru îndepărtarea specializată a fosforului, alegeți coagulanți pe bază de fier-această regulă generală rareori eșuează. Unele plante se luptă să scadă nivelul de fosfor în timp ce încă folosesc PAC; trecerea la un produs bazat-fier de călcat dă rezultate imediate. Nu înseamnă că PAC este ineficient; pur și simplu nu este instrumentul potrivit pentru acel loc de muncă specific.
03
Floculantul de bază: PAM
Utilizați anionic pentru a ajuta la sedimentare; Utilizați cationic pentru deshidratare
Miezul floculant este PAM (poliacrilamidă). Vine în trei tipuri bazate pe sarcina ionică, fiecare cu aplicații distincte.
PAM anionic este cel mai eficient pentru apele reziduale cu niveluri ridicate de nămol și materie anorganică-ideal pentru apa de spălare a cărbunelui, apa uzată ceramică și pentru a ajuta la sedimentare în bazinele de decantare primare. PAM cationic poartă o sarcină pozitivă și este specializat pentru deshidratarea nămolului; adăugarea acestuia înaintea unui filtru presă îmbunătățește eliberarea apei, reducând potențial conținutul de umiditate a nămolului de la 97% la sub 80%. PAM ne-ionic are un domeniu de aplicare restrâns și este rar utilizat.
Nu uitați: utilizați anionic pentru a ajuta la sedimentare și cationic pentru deshidratare. Cu toate acestea, există o capcană cu PAM: alegerea greșită a greutății moleculare sau a gradului ionic duce la rezultate foarte diferite. Chiar și între produsele PAM cationice, diferențele de greutate moleculară (de exemplu, 8 milioane față de . 12 milioane) sau gradul ionic (de exemplu, 20 față de . 40) pot provoca variații semnificative ale conținutului de umiditate al turtei de nămol rezultat. Diferite calități ale apei necesită testare la scară de banc{11}}pentru o selecție adecvată; nu vă așteptați ca un singur tip de PAM să funcționeze pentru fiecare situație.
Am văzut multe plante în care performanța PAM a fluctuat după schimbarea mărcilor, doar pentru a descoperi că gradul ionic diferă față de lotul anterior. Prin urmare, atunci când schimbați furnizorii, nu vă concentrați doar pe preț-asigurați-vă că greutatea moleculară și parametrii gradului ionic corespund cerințelor dvs.
04
Surse de carbon: Combustibil pentru sistemele de denitrificare
Patru tipuri de surse de carbon: argumente pro și contra
În denitrificare, dacă sursa de carbon este insuficientă, bacteriile suferă de foame, iar nivelurile de azot total nu scad. Aceasta este o problemă comună. Instalațiile cu un raport adecvat de carbon-la-azot (C/N) influent nu trebuie să adauge mai mult, dar stațiile de ape uzate industriale cu rapoarte scăzute C/N necesită aproape întotdeauna suplimentare.
Fiecare dintre cele patru surse de carbon are propriile sale avantaje și dezavantaje. Am scris anterior o recenzie comparativă-„Metanol, acetat de sodiu, glucoză sau surse de carbon compozit: pe care ar trebui să le alegeți pentru denitrificare?”-dar iată un scurt rezumat. Metanolul oferă cea mai mare echivalență a carbonului și cel mai mic cost, dar, ca substanță chimică periculoasă de clasa A, depozitarea și transportul acestuia necesită aprobare de siguranță la incendiu-o barieră pe care de multe ori instalațiile mici nu își permit să o depășească. Acetatul de sodiu se mândrește cu rate de utilizare ridicate și nu necesită perioadă de adaptare la comutare, ceea ce îl face o alegere excelentă pentru controlul de precizie; cu toate acestea, se cristalizează și înfunda țevile iarna, provocând dureri de cap plantelor din regiunile nordice. Glucoza este sigură, dar acționează-lent; nu trebuie ales dacă timpul de reținere hidraulică în rezervor este insuficient. Sursele compozite de carbon, formulate din mai multe componente, oferă o eficiență ridicată de utilizare în diverse populații microbiene; excelează în condiții de temperatură scăzută, sunt sigure și necristalizate și sunt potrivite pentru dozare stabilă, pe termen lung.
Atunci când alegeți o sursă de carbon, luați în considerare trei factori: deținerea calificărilor chimice periculoase, fluctuațiile de temperatură a apei de iarnă și volumul de tratare. Dacă este calificat, metanolul este cea mai economică alegere; fără calificări, acetatul de sodiu este suficient dacă temperaturile apei rămân peste 15 grade-pe tot parcursul anului. Cu toate acestea, dacă temperaturile de iarnă scad sub 12 grade , sursele de carbon compozit-care oferă o utilizare ridicată la temperaturi scăzute-și nu cristalizează-poate duce de fapt la costuri globale mai mici decât acetatul de sodiu.
Sunt multe de discutat cu privire la sursele de carbon, dar deoarece acest subiect a fost tratat pe larg în articolele anterioare, nu îl voi repeta aici.
05
Specialisti in Tratament Avansat
Implementat numai pentru parametrii specifici care depășesc limitele
Primele două categorii sunt utilizate de aproape toate stațiile de epurare a apelor uzate. Această categorie este diferită-este implementată numai pentru a aborda parametrii specifici care depășesc limitele de descărcare.
Agenți de îndepărtare a fluorului: aceștia sunt utilizați în principal pentru apele reziduale care conțin fluor-din industrii precum fotovoltaica, electronică, semiconductori, minerit și metalurgie și substanțe chimice pe bază de fosfor. Majoritatea instalațiilor care tratează ape uzate încărcate de fluor-utiliză un proces de îndepărtare în două-etape: o etapă inițială de precipitare a sării de calciu reduce nivelul de fluor la 20–30 mg/L, urmată de o etapă de lustruire folosind agenți speciali de îndepărtare a fluorului pentru a aduce nivelurile sub 2 mg/L. Etapa de sare de calciu prezintă provocări în ceea ce privește volumul mare de nămol și controlul dificil al pH-ului, în timp ce etapa de agent specializat depinde de selectarea dozei corecte și de ajustarea pH-ului înapoi la intervalul corespunzător. Când cele două etape sunt bine-integrate, costul total este mai mic decât metoda cu sare de calciu pură, iar volumul nămolului poate fi redus la jumătate. Am analizat acest lucru în detaliu în articolele anterioare, așa că o voi lăsa pe asta deocamdată.
Agenți de chelare a metalelor grele: aceștia vizează metalele grele, cum ar fi mercurul, plumbul, cuprul, nichelul și cromul, care se găsesc în apele reziduale de la galvanizare, fabricarea plăcilor de circuite și operațiunile miniere. Mecanismul implică grupări de chelare din cadrul agentului care formează precipitate stabile cu ioni de metale grele, captând eficient metalele grele din apă. În comparație cu metoda tradițională de precipitare cu hidroxid, agenții de chelare a metalelor grele oferă mai multe avantaje: un interval larg de pH eficient (nu sunt la fel de sensibili la pH-ca precipitarea alcalină), eficiență împotriva metalelor grele complexate (în timp ce precipitarea hidroxidului este în mare parte ineficientă împotriva cuprului sau nichelului complexat) și producerea de nămoluri stabile care nu se dizolvă ușor în cantități mai mici{3}.
Cu toate acestea, rețineți că acești agenți nu sunt un remediu-toate; diferite metale grele necesită diferite tipuri de agenți de chelare. Deoarece condițiile de chelare pentru cupru, nichel și crom diferă, este necesară testarea la scară de banc-pentru a verifica alegerea. Dozarea trebuie, de asemenea, să fie precisă: sub-dozarea duce la depășirea limitelor de deversare a efluenților, în timp ce supra-dozarea face risipă de bani pe substanțe chimice.
Agenții de decolorare sunt utilizați pe scară largă în imprimarea textilelor, vopsirea și tratarea apelor uzate din fabricarea hârtiei; sunt în mod obișnuit polimeri de amoniu cuaternar care depun rapid culoarea. Deoarece acesta nu este obiectivul nostru principal, îl vom menționa doar pe scurt.
06
Produse chimice de asistență de sistem-
Ele nu tratează poluanții direct, dar sunt indispensabile.
Aceste tipuri de substanțe chimice nu tratează direct poluanții, dar sunt esențiale pentru funcționarea normală a sistemului.
Inhibitorii de calcar sunt indispensabili pentru membranele RO și sistemele de apă în circulație. Ionii de calciu și magneziu pot forma depuneri care înfundă porii membranei; inhibitorii de calcar previn cristalizarea și precipitarea acestor săruri. Organofosfonații (cum ar fi HEDP și ATMP) sunt eficienți împotriva calcarului de carbonat de calciu, în timp ce polimerii (cum ar fi PAA) funcționează bine împotriva calcarului de silice și fier. Urmați recomandările producătorului membranei atunci când alegeți un inhibitor; nu faceți alegeri arbitrare.
Biocidele previn proliferarea bacteriilor și algelor pe suprafețele membranelor și în interiorul conductelor. Biocidele oxidante (de exemplu, hipoclorit de sodiu, dioxid de clor) acţionează rapid-şi ieftine, dar se epuizează rapid, necesitând dozare continuă. Biocidele ne-oxidante (de exemplu, izotiazolinone, săruri de amoniu cuaternar) oferă efecte mai-de durată și sunt mai puțin afectate de pH. Experiența practică sugerează alternarea între tipurile oxidante și ne{10}}oxidante; bazarea pe un singur tip poate duce la rezistența microbiană, făcând chiar și dozele mari ineficiente.
Ajustatori de pH: hidroxidul de sodiu este cea mai curată opțiune pentru creșterea pH-ului, în timp ce varul este ieftin, dar produce nămol semnificativ; acidul clorhidric sau sulfuric este folosit pentru a scădea pH-ul și este, de asemenea, folosit în curățarea membranei. Acestea pot fi utilizate pe parcursul întregului proces, dar evitați ajustările întâmplătoare-înainte de modificarea pH-ului, luați în considerare în mod clar motivul, nivelul țintă și dacă ajustarea va afecta procesele din aval.
07
Un singur produs chimic, utilizări multiple; o substanță, mai multe nume
O modificare a etapei procesului înseamnă o schimbare a funcției
Camera de dozare a substanțelor chimice găzduiește mai mulți „multitaskers”-aceeași substanță chimică îndeplinește funcții complet diferite, în funcție de etapa procesului. Tot aici apare cel mai adesea confuzia pe-site.
Varul este un exemplu clasic. Este folosit pentru ajustarea pH-ului, îndepărtarea fluorului, dedurizarea apei și ca ajutor în îndepărtarea chimică a fosforului. Apare atât în stadiul de tratament fizico-chimic, cât și în cel avansat de tratament, dar nivelurile de dozare diferă în ordine de mărime, așa că nu se poate pur și simplu copia-lipi setările de dozare. Sulfatul feros este similar; în timp ce în primul rând este un coagulant, elimină și fosforul și culoarea. În condiții acide, reduce cromul hexavalent la crom trivalent-un pas crucial în tratarea apelor reziduale de galvanizare încărcate de crom-. Hipocloritul de sodiu este utilizat nu numai pentru sterilizare și dezinfecție, ci și pentru decolorare, distrugerea cianurilor (în condiții alcaline) și curățarea membranelor și a conductelor.
Discrepanțele în convențiile de numire provoacă și mai multă confuzie. Oameni diferiți folosesc denumiri diferite pentru aceeași substanță: PAC înseamnă clorură de polialuminiu, deși unii se referă la aceasta ca clorură de aluminiu de bază; alcalii lichide, soda caustică și hidroxidul de sodiu se referă toate la același lucru; carbonatul de sodiu este carbonat de sodiu; PAM înseamnă Poliacrilamidă, care este clasificată în continuare în tipuri anionice, cationice și ne-ionice. „Surse de carbon compozit” sunt cel mai tipic exemplu; furnizori diferiți folosesc nume comerciale și formulări diferite, așa că numele în sine dezvăluie puțin.
Prin urmare, nu memorați substanțele chimice după nume; memorați-le după funcția pe care o îndeplinesc în cadrul sistemului. Dacă aceeași substanță chimică este utilizată într-o etapă diferită a procesului, parametrii de dozare și control se vor schimba complet; dimpotrivă, două produse cu același nume nu au neapărat aceeași compoziție. Atunci când există o nepotrivire între comenzile de achiziție și realitatea-site-ului, clarificați exact care este substanța și ce este destinată să facă înainte de a discuta despre preț.
08
Încheierea cu un tabel rezumativ
Referință rapidă pentru opt categorii de substanțe chimice
Coagulante: produsele reprezentative includ PAC, PFS și clorură ferică. Funcțiile lor principale sunt destabilizarea particulelor pentru a forma flocuri, precum și eliminarea turbidității și a fosforului. Scenariile tipice de aplicare includ rezervoarele de sedimentare primară și îndepărtarea avansată a fosforului.
Floculanti: Produsele reprezentative includ PAM (anionic/cationic). Funcțiile lor primare sunt de a lega particulele în flocuri mari și de a ajuta la sedimentare și deshidratare. Scenariile tipice de aplicare includ rezervoare de sedimentare și filtre prese. Surse de carbon: produsele reprezentative includ metanol, acetat de sodiu și surse compozite de carbon. Funcția lor principală este de a suplimenta carbonul pentru a promova denitrificarea (înlăturarea azotului), utilizat de obicei în rezervoarele anoxice.
Agenți de defluorurare: Produsele reprezentative includ săruri de calciu și agenți de defluorurare specializați. Funcția lor principală este îndepărtarea profundă a fluorului în etapele secundare de tratare, utilizate în mod obișnuit pentru apele uzate fotovoltaice și electronice.
Precipitanți de metale grele: Produsele reprezentative includ precipitanți de chelare. Funcția lor principală este de a capta metalele grele și de a forma precipitate stabile, utilizate în mod obișnuit pentru galvanizarea și fabricarea apelor uzate de plăci de circuite.
Antiscalanți: produsele reprezentative includ HEDP și PAA. Funcția lor principală este de a preveni depunerile pe membrane și în conducte, utilizate în mod obișnuit în sistemele RO și sistemele de circulație a apei.
Biocide: Produsele reprezentative includ hipoclorit de sodiu și izotiazolinone. Funcția lor principală este sterilizarea și inhibarea algelor, utilizate în mod obișnuit în sistemele cu membrană și sistemele de apă în circulație.
Ajustatori de pH: produsele reprezentative includ sodă caustică lichidă (NaOH), acid clorhidric și var. Funcția lor principală este ajustarea nivelurilor de pH, aplicabile în toate etapele procesului.
09
Trei principii pentru selecția chimică
Efectuați mai întâi testele de banc-la scară · Calculați costurile totale · Luați în considerare procesul
Mai întâi, desfășurați teste-la scară înainte de a extinde. Calitatea apei afectează semnificativ modul în care funcționează substanțele chimice; Doza de PAC, de exemplu, poate varia între 50 și 300 mg/L-cum poți ști fără testare? Nu ascultați doar „doza tipică” a unui furnizor; „Tipicul” tău nu este același cu al lor.
În al doilea rând, calculați costurile totale, nu doar prețurile unitare. Produsele chimice scumpe pot necesita doze mai mici și pot oferi performanțe stabile, ceea ce poate duce la un cost mai mic pe tona de apă tratată. În schimb, substanțele chimice ieftine pot necesita doze mari sau pot da rezultate slabe-ducând la reprelucrare și la costuri globale mai mari.
În al treilea rând, asigurați-vă că substanțele chimice se potrivesc cu procesul. Flotația cu aer dizolvat (DAF) necesită flocuri ușoare, în timp ce sedimentarea necesită flocuri grele, ceea ce înseamnă că selecția PAC și PAM diferă complet. Sistemele biochimice sunt sensibile la toxicitatea chimică; nu adăugați niciodată oxidanți puternici în rezervoarele biochimice. Pentru sistemele cu membrane, consultați lista de compatibilitate a producătorului atunci când alegeți antidegradanți și biocide; utilizarea substanțelor chimice incompatibile poate distruge membranele.
Aceste trei principii sună simple, dar mai puțin de jumătate din plante le respectă de fapt-majoritatea se gândește să efectueze teste doar după ce apare o problemă, descoperind adesea prea târziu că au folosit substanțele chimice greșite tot timpul. Trei principii pentru selectarea substanțelor chimice
Efectuați teste-la scară mică înainte de a mări doza (dozele de PAC pot varia de la 50 la 300 mg/L; nu veți afla cantitatea potrivită fără testare). Calculați costurile totale mai degrabă decât prețurile unitare (produsele chimice scumpe pot necesita doze mai mici și pot oferi performanțe stabile, rezultând un cost mai mic pe tonă de apă tratată). Asigurați-vă că substanțele chimice se potrivesc cu procesul (flotația cu aer dizolvat necesită flocuri ușoare, sedimentarea necesită flocuri grele, iar sistemele cu membrane necesită verificarea listelor de compatibilitate).
Gânduri finale
Substanțele chimice pot părea complexe, dar devin clare atunci când sunt clasificate după funcție: stadiul fizico-chimic se bazează pe coagulare și floculare; etapa biochimică se bazează pe surse de carbon; stadiul avansat de tratament se bazează pe chimicale de specialitate; iar acestea sunt completate de inhibitori de calcar, biocide și ajustatori de pH. Adevărata provocare nu este memorarea numelor, ci determinarea exactă a substanței chimice care se potrivește cu calitatea apei și performanța-procesului poate varia drastic între același tip de substanță chimică de la diferiți producători. Așadar, nu tăiați colțurile: executați teste-la scară mică, calculați costurile totale și evaluați compatibilitatea proceselor. Urmând cu sârguință acești trei pași, vă poate salva de la o mare cantitate de reluare mai târziu.
