膨润土在低温低浊高有机物水处理中的应用研究.pdf

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1、第31卷第5／6期东北电力大学学报V01．31．No．5／62011年l2月JournalOfNortheast1)ianliUniversityDee．，2011文章编号：1005—2992(2011)05／06—0142—05膨润土在低温低浊高有机物水处理中的应用研究李俊文，史长东2(1．东jE电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012；2．吉林市能源测试检验所，吉林吉林132013)摘要i在我国广大东北地区的水源大约3～4个月处于冰封期，这时水体处于低温低浊的状态，加之冬天这些地区补给水量小，引起水体中较高有机物含量，出现了东北冬季的低温低浊

2、高有机物原水水质的特征。在水处理工艺中，低温低浊高有机物水仍旧是个难以解决的问题。利用膨润土的物理、化学性能，向水中投加膨润土，通过大量实验，确定最佳混凝剂、助凝剂及膨润土的投加量。有效解决了低温低浊高有机物水处理的难题。关键词：低温低浊；有机物；膨润土；混凝中图分类号：TU991．2文献标识码：A对于低温低浊较高有机物原水，也出现了一些新技术，有气浮、泥渣回流、微絮凝、磁力分离的技术。但对于已经运行生产的老厂使用这类技术并不合适，所以就要选择对混凝过程强化的技术，采用适合低温低浊状态的混凝剂，高效的助凝剂，适当增加投加物是根本。膨润土的应用无处不

3、在，资源很丰富，价格低廉，可以充分利用本地资源。在整个混凝过程之前投加膨润土作为添加物，可以提高原水浊度，增强了絮体的絮凝核心，同时吸附水中的有机物降低水的色度。1膨润土处理低温低浊较高有机物水的机理。1．1膨润土的性质1．1．1膨润土的结构特征膨润土的晶体结构是两层Si—O四面体片(图1—1)中间夹一层Al—O八面体片(图1—2)的夹心结构的层状硅酸盐。图1图2分子间力维系了硅氧四面体与铝氧八面体的单元层，致使结构十分疏松。在外力或极性水分子的吸收下，层间存在相对运动后发生膨胀或分离。Mg“、Fe“、zn等多种可以置换Al一0八面体片的Al¨，置

4、换率为20—30％。膨润土存在吸附阳离子和极性有机分子的性质。收稿日期：2011—08—18作者简介：李俊文(1954一)男，吉林省长春市人，东北电力大学建筑工程学院教授，主要研究方向：工业水处理第5／6期李俊文：膨润土在低温低浊高有机物水处理中的应用研究1431．1．2膨润土的物理化学性质(1)吸水膨胀性：膨润土具有吸湿性，吸附的水体积是自身体积的8—15倍。(2)分散悬浮性：膨润土在水中的情况是胶体分散，膨润土的外形是犹如粉末的细微粒子，单位晶层彼此可轻松分离，水分子轻松进入两个晶层内部。膨润土完全水化完在水溶液中以溶胶状态悬浮着。(3)黏结性

5、：膨润土在水介质中的分散度好，只要不是在特殊环境中，膨润土颗粒可以稳定的聚集在一起，使粒子絮凝时凝聚强度良好。(4)低价阳离子能够同晶置换在晶胞组织里的Si和Al¨，引发单位晶层的电荷失去平衡产生多余的负电荷，使膨润土晶胞变成一个带大量负电荷的离子。最常见的可交换阳离子是Na、Ca。所以，依照所含的可交换阳离子的类别和分量，划分为Na一膨润土和ca一膨润土两大类。(5)热稳定性：有一定的热稳定性。受到高温影响时仍有一定的阳离子交换能力和膨胀性。膨润土在标准温度时与碱、氧化剂、还原剂都不产生反应，化学稳定性特别出色。(6)无毒性：膨润土对人、动物、植

6、物没有毒害和腐蚀作用，对人的表皮组织、神经、呼吸系统没有伤害。1．2膨润土处理低温低浊较高有机物水的机理1．2．1除浊机理膨润土的投加主要增加低温低浊水的悬浮物含量，增加絮凝核心。强化絮凝效果，使之形成的絮凝体密度及体积较大，易于沉降。1．2．2去出有机物的机理(1)交换吸附：能以共价键结合也能以离子键结合。氢基膨润土的一H与CHN：结合成一si—OCH，是共价结合，钠基膨润土与有机铵盐反应，Na被交换产生R—NH一膨润土复合物。(2)物理吸附：膨润土吸附极性有机分子交换膨润土晶格层间所吸附的水成为有机溶剂化膜，原理等同于膨润土吸附极性水分子生成水

7、化膜，膨润土阳离子交换性在这样的有机吸附时不会改变，通常极性水分子被极性有机分子交换是可逆的。2实验方案、器材及装置2．1实验方案实验采用辉发河水以及几种定向有机物水进行混凝沉淀处理实验，吉林磐石某冶金企业水厂一直以镍矿旁的辉发河河水为供水水源，每年12月一第二年3月初为河水低温低浊期，浊度变化大、色度高、碱度低、黏度大。表1河水一月份常规数据指标2．2实验装置混凝搅拌试验使用CNC可编程步进电机控制器六联搅拌仪；COD值测定使用回流冷凝装置和COD一572型化学需氧量测定仪；浊度测定使用WZS一180型低浊度仪。2．3实验材料实验用膨润土为400

8、目钠基膨润土。实验用混凝剂和助凝剂分别为聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)。2．4实验检测方法浊度与COD检测方法