Moltes persones no ho tenen clar, i fins i tot els professionals experimentats sovint tenen una comprensió borrosa. PAC, PAM, PFS, hipoclorit de sodi, inhibidors d'incrustacions, agents desfluorants, fonts de carboni... els noms són difícils de recordar, les funcions es confonen i sovint s'afegeixen productes químics a l'atzar-quan no s'haurien de fer, o s'ometen quan cal. No és que els operadors no siguin intel·ligents; és simplement que mai ningú ho ha resolt tot clarament per a ells.
El repte dels productes químics per al tractament de l'aigua rau en la seva gran varietat: n'hi ha de molts tipus, alguns tenen diversos propòsits i les convencions de denominació varien. Quan s'utilitzen diversos junts, el problema no és només oblidar-los-és barrejar-los. Avui, anem a desglossar-los sistemàticament.
01
Coagulants i floculants: el duo dinàmic del tractament fisicoquímic
Un es desestabilitza, els altres ponts-no els barregen.
Aquests dos tipus de productes químics s'utilitzen gairebé sempre junts, però les seves funcions són completament diferents; no els confongueu.
Els coagulants gestionen la desestabilització: neutralitzen la càrrega superficial de les partícules col·loïdals a l'aigua, fent que les partícules fines-que, d'altra manera, romandrien suspeses-s'agrupin en petits "micro-flocs". Els floculants gestionen els ponts: uneixen aquests petits micro-flocs en flocs grans i pesats que poden assentar-se o deshidratar-se de manera eficaç.
Un neutralitza la càrrega a les superfícies de les partícules perquè ja no es repel·leixen; l'altre utilitza polímers de cadena llarga-per unir les partícules desestabilitzades. L'ordre de l'addició també importa: la desestabilització ha d'arribar abans del pont; invertir l'ordre no dóna pràcticament cap resultat.
02
Escollir entre tres tipus de coagulants
Trieu PAC per a l'eliminació rutinària de la terbolesa; trieu agents-a base de ferro per eliminar el fòsfor.
Hi ha tres coagulants d'ús habitual.
PAC (clorur de polialumini): econòmic, eficaç per eliminar la terbolesa i adaptable a un ampli rang de pH. Apte tant per a aigües residuals municipals com industrials, és l'opció-per a les operacions rutinàries. PFS (sulfat polifèric): ofereix capacitats d'eliminació de fòsfor més fortes que el PAC i produeix flocs densos i-de sedimentació ràpida. És l'opció preferida per a les aigües residuals amb alt-fòsfor, com ara les dels escorxadors, les fàbriques de paper i les plantes químiques de fòsfor. Clorur fèrric: molt eficaç en la coagulació i eliminació de fòsfor, però altament corrosiu. Requereix mesures anti-corrosió per als equips i, en general, no és la primera opció, tot i que s'utilitza en escenaris específics. Per a l'eliminació rutinària de la terbolesa, trieu PAC; per a l'eliminació especialitzada de fòsfor, trieu-coagulants a base de ferro-aquesta regla general rarament falla. Algunes plantes lluiten per reduir els nivells de fòsfor mentre segueixen utilitzant PAC; canviar a un producte-a base de ferro dóna resultats immediats. No és que PAC sigui ineficaç; simplement no és l'eina adequada per a aquesta feina específica.
03
El floculant bàsic: PAM
Utilitzeu aniònic per ajudar a la sedimentació; Utilitzeu catiònics per a la deshidratació
El floculant central és PAM (poliacrilamida). Es presenta en tres tipus basats en la càrrega iònica, cadascun amb aplicacions diferents.
El PAM aniònic és més eficaç per a aigües residuals amb alts nivells de llim i matèria inorgànica-ideal per a l'aigua de rentat de carbó, aigües residuals de ceràmica i per ajudar a la sedimentació en dipòsits de decantació primaris. El PAM catiònic porta una càrrega positiva i està especialitzat per a la deshidratació de fangs; afegir-lo abans d'un filtre premsa millora l'alliberament d'aigua, reduint potencialment el contingut d'humitat dels fangs del 97% a menys del 80%. El PAM no-iònic té un rang d'aplicació reduït i rarament s'utilitza.
Només recordeu: utilitzeu aniònic per a la sedimentació i catiònic per a la deshidratació. No obstant això, hi ha un inconvenient amb el PAM: triar el pes molecular o el grau iònic incorrectes condueix a resultats molt diferents. Fins i tot entre els productes PAM catiònics, les diferències de pes molecular (p. ex., 8 milions enfront de . 12 milions) o grau iònic (p. ex., 20 enfront de . 40) poden provocar variacions significatives en el contingut d'humitat del pastís de fang resultant. Les diferents qualitats de l'aigua requereixen proves a escala-de banc per a una selecció adequada; No espereu que un sol tipus de PAM funcioni per a totes les situacions.
He vist moltes plantes on el rendiment del PAM va fluctuar després de canviar de marca, només per descobrir que el grau iònic era diferent del lot anterior. Per tant, quan canvieu de proveïdor, no us centreu només en el preu-assegureu-vos que el pes molecular i els paràmetres de grau iònic coincideixen amb els vostres requisits.
04
Fonts de carboni: combustible per a sistemes de desnitrificació
Quatre tipus de fonts de carboni: pros i contres
En la desnitrificació, si la font de carboni és insuficient, els bacteris passen gana i els nivells totals de nitrogen no baixen. Aquest és un problema comú. Les plantes amb una proporció adequada de carboni-a-nitrogen (C/N) influent no necessiten afegir-ne més, però les plantes d'aigües residuals industrials amb proporcions baixes de C/N gairebé sempre requereixen suplements.
Cadascuna de les quatre fonts de carboni té els seus propis avantatges i desavantatges. Anteriorment, vaig escriure una ressenya comparativa-"Fonts de metanol, acetat de sodi, glucosa o carboni compost: quines hauríeu de triar per a la desnitrificació?"-però aquí teniu un breu resum. El metanol ofereix la màxima equivalència de carboni i el menor cost, però com a producte químic perillós de classe A, el seu emmagatzematge i transport requereix l'aprovació de seguretat contra incendis-una barrera que sovint les plantes petites no es poden permetre eliminar. L'acetat de sodi compta amb altes taxes d'utilització i no requereix període d'adaptació en canviar, el que el converteix en una opció excel·lent per al control de precisió; tanmateix, cristal·litza i obstrueix canonades a l'hivern, provocant maldecaps a les plantes de les regions del nord. La glucosa és segura però d'acció-lenta; no s'ha de triar si el temps de retenció hidràulica al dipòsit és insuficient. Les fonts de carboni compostes, formulades a partir de múltiples components, ofereixen una alta eficiència d'utilització en diverses poblacions microbianes; excel·lent en condicions de baixa-temperatura, són segurs i no-cristal·litzen i són adequats per a una dosificació estable i-a llarg termini.
Quan escolliu una font de carboni, tingueu en compte tres factors: la possessió de qualificacions químiques perilloses, les fluctuacions de la temperatura de l'aigua a l'hivern i el volum de tractament. Si està qualificat, el metanol és l'opció més econòmica; sense qualificacions, l'acetat de sodi és suficient si la temperatura de l'aigua es manté per sobre dels 15 graus -tot l'any. Tanmateix, si les temperatures hivernals baixen dels 12 graus , les fonts de carboni compost-que ofereixen una utilització alta de baixa-temperatura i no cristal·litzen-en realitat poden provocar costos globals més baixos que l'acetat de sodi.
Hi ha molt a discutir sobre les fonts de carboni, però com que aquest tema es va tractar a fons en articles anteriors, no ho repetiré aquí.
05
Especialistes en Tractament Avançat
Desplegat només per a paràmetres específics que superen els límits
Les dues primeres categories són utilitzades per gairebé totes les depuradores d'aigües residuals. Aquesta categoria és diferent-, només es desplega per abordar paràmetres específics que superen els límits de descàrrega.
Agents d'eliminació de fluor: s'utilitzen principalment per a aigües residuals que contenen fluor-de indústries com la fotovoltaica, l'electrònica, els semiconductors, la mineria i la metal·lúrgia i els productes químics de fòsfor. La majoria de les plantes que tracten aigües residuals carregades de fluor-empren un procés d'eliminació de dues-etapes: una etapa inicial de precipitació de sal de calci redueix els nivells de fluor a 20-30 mg/L, seguida d'una etapa de poliment amb agents especialitzats d'eliminació de fluor per reduir els nivells per sota de 2 mg/L. L'etapa de sal de calci presenta reptes pel que fa a un volum elevat de fangs i un control difícil del pH, mentre que l'etapa d'agent especialitzat depèn de seleccionar la dosi correcta i ajustar el pH de nou al rang adequat. Quan les dues etapes estan ben-integrades, el cost global és inferior al mètode de la sal de calci pura i el volum de fangs es pot reduir a la meitat. Ho he analitzat amb detall en articles anteriors, així que ho deixaré així de moment.
Agents quelants de metalls pesants: es dirigeixen a metalls pesants com el mercuri, el plom, el coure, el níquel i el crom que es troben a les aigües residuals de la galvanoplastia, la fabricació de plaques de circuit i les operacions mineres. El mecanisme implica grups quelants dins de l'agent que formen precipitats estables amb ions de metalls pesants, capturant eficaçment els metalls pesants de l'aigua. En comparació amb el mètode tradicional de precipitació d'hidròxid, els agents quelants de metalls pesants ofereixen diversos avantatges: un ampli rang de pH efectiu (no són tan sensibles al pH-com la precipitació alcalina), eficàcia contra metalls pesants complexos (mentre que la precipitació d'hidròxid és en gran mesura ineficaç contra el coure o el níquel complexats) i la producció de llots estables que no es resolen fàcilment{3}.
Tanmateix, tingueu en compte que aquests agents no són una cura-tot; diferents metalls pesants requereixen diferents tipus d'agents quelants. Com que les condicions de quelació del coure, el níquel i el crom són diferents, cal fer proves a escala de banc-per verificar l'elecció. La dosificació també ha de ser precisa: una-dosificació insuficient fa que l'efluent superi els límits d'abocament, mentre que una-dosificació excessiva malgasta diners en productes químics.
Els agents decolorants s'utilitzen àmpliament en la impressió tèxtil, el tenyit i el tractament d'aigües residuals de fabricació de paper; solen ser polímers d'amoni quaternari que s'assenten ràpidament del color. Com que aquest no és el nostre objectiu principal, només l'esmentarem breument.
06
Productes químics de suport del sistema-
No tracten els contaminants directament però són indispensables.
Aquest tipus de productes químics no tracten directament els contaminants, sinó que són essencials per al funcionament normal del sistema.
Els inhibidors d'incrustacions són indispensables per a les membranes RO i els sistemes d'aigua circulant. Els ions de calci i magnesi poden formar escates que obstrueixen els porus de la membrana; els inhibidors d'escales impedeixen que aquestes sals cristal·litzin i precipitin. Els organofosfonats (com HEDP i ATMP) són efectius contra l'escala de carbonat de calci, mentre que els polímers (com el PAA) funcionen bé contra la sílice i l'escala de ferro. Seguiu les recomanacions del fabricant de la membrana quan seleccioneu un inhibidor; no feu eleccions arbitràries.
Els biocides eviten la proliferació de bacteris i algues a les superfícies de la membrana i dins de les canonades. Els biocides oxidants (p. ex., hipoclorit de sodi, diòxid de clor) actuen-ràpidament i són econòmics, però s'esgoten ràpidament i requereixen una dosi contínua. Els biocides no-oxidants (p. ex., isotiazolinones, sals d'amoni quaternari) ofereixen efectes més-duradors i es veuen menys afectats pel pH. L'experiència pràctica suggereix alternar entre tipus oxidants i no{10}}oxidants; confiar en un sol tipus pot conduir a la resistència microbiana, fent que fins i tot les dosis altes siguin ineficaces.
Ajustadors de pH: l'hidròxid de sodi és l'opció més neta per augmentar el pH, mentre que la calç és barata però produeix fangs importants; L'àcid clorhídric o sulfúric s'utilitza per reduir el pH i també s'utilitza en la neteja de membranes. Es poden utilitzar durant tot el procés, però eviteu els ajustos casuals-abans de canviar el pH, tingueu en compte clarament el motiu, el nivell objectiu i si l'ajust afectarà els processos posteriors.
07
Un producte químic, múltiples usos; una substància, diversos noms
Un canvi en el pas del procés significa un canvi de funció
La sala de dosificació de productes químics allotja diversos "multitaskers"-el mateix producte químic realitza funcions completament diferents segons el pas del procés. Aquí també és on sorgeixen més confusió al lloc-.
La calç és un exemple clàssic. S'utilitza per ajustar el pH, eliminar el fluor, suavitzar l'aigua i com a ajuda en l'eliminació química del fòsfor. Apareix tant a l'etapa de tractament fisicoquímic com a l'etapa de tractament avançat, però els nivells de dosificació difereixen per ordres de magnitud, de manera que no es pot simplement copiar-enganxar la configuració de dosificació. El sulfat ferros és similar; tot i que principalment és un coagulant, també elimina el fòsfor i el color. En condicions àcides, redueix el crom hexavalent a crom trivalent-un pas crucial en el tractament d'aigües residuals de galvanoplastia carregades de crom-. L'hipoclorit de sodi s'utilitza no només per a l'esterilització i la desinfecció, sinó també per a la decoloració, la destrucció del cianur (en condicions alcalines) i la neteja de membranes i canonades.
Les discrepàncies en les convencions de denominació causen encara més confusió. Diferents persones fan servir noms diferents per a la mateixa substància: PAC significa clorur de polialumini, encara que alguns s'hi refereixen com a clorur d'alumini bàsic; àlcali líquid, sosa càustica i hidròxid de sodi fan referència al mateix; la sosa és carbonat de sodi; PAM significa Poliacrilamida, que es classifica a més en tipus aniònics, catiònics i no-iònics. Les "fonts de carboni compostes" són l'exemple més típic; diferents proveïdors utilitzen diferents noms comercials i formulacions, de manera que el nom sol revela poc.
Per tant, no memoritzeu els productes químics pel nom; memoritzar-los per la funció que fan dins del sistema. Si s'utilitza el mateix producte químic en un pas de procés diferent, els paràmetres de dosificació i control canviaran completament; per contra, dos productes amb el mateix nom poden no compartir necessàriament la mateixa composició. Quan hi hagi una discrepància entre les ordres de compra i la-realitat del lloc, aclareix exactament quina és la substància i què pretén fer abans de parlar del preu.
08
Conclusió amb una taula resum
Referència ràpida per a vuit categories de productes químics
Coagulants: els productes representatius inclouen PAC, PFS i clorur fèrric. Les seves funcions principals són desestabilitzar les partícules per formar flocs, així com eliminar la terbolesa i el fòsfor. Els escenaris d'aplicació típics inclouen tancs de sedimentació primària i eliminació avançada de fòsfor.
Floculants: els productes representatius inclouen PAM (aniònic/catiònic). Les seves funcions principals són unir les partícules en grans flocs i ajudar a la sedimentació i la deshidratació. Els escenaris d'aplicació típics inclouen tancs de sedimentació i filtres premses. Fonts de carboni: els productes representatius inclouen metanol, acetat de sodi i fonts de carboni compostes. La seva funció principal és complementar el carboni per promoure la desnitrificació (eliminació de nitrogen), que s'utilitza habitualment en tancs anòxics.
Agents desfluorants: els productes representatius inclouen sals de calci i agents desfluorants especialitzats. La seva funció principal és l'eliminació profunda del fluor en les etapes de tractament secundari, que s'utilitzen normalment per a aigües residuals de fabricació fotovoltaica i electrònica.
Precipitants de metalls pesants: els productes representatius inclouen precipitants quelants. La seva funció principal és capturar metalls pesants i formar precipitats estables, normalment utilitzats per a la galvanoplastia i les aigües residuals de fabricació de plaques de circuit.
Antiincrustantes: els productes representatius inclouen HEDP i PAA. La seva funció principal és prevenir l'escala a les membranes i a les canonades, que s'utilitzen normalment en sistemes de RO i sistemes d'aigua circulant.
Biocides: els productes representatius inclouen hipoclorit de sodi i isotiazolinones. La seva funció principal és l'esterilització i la inhibició de les algues, que s'utilitzen habitualment en sistemes de membrana i sistemes d'aigua circulant.
Ajustadors de pH: els productes representatius inclouen sosa càustica líquida (NaOH), àcid clorhídric i calç. La seva funció principal és ajustar els nivells de pH, aplicables a totes les etapes del procés.
09
Tres principis per a la selecció química
Realitzeu primer proves d'escala-de banc · Calculeu els costos totals · Considereu el procés
En primer lloc, feu proves d'escala-de banc abans d'ampliar-les. La qualitat de l'aigua afecta significativament el rendiment dels productes químics; La dosi de PAC, per exemple, podria oscil·lar entre 50 i 300 mg/L-com ho pots saber sense provar-ho? No només escolteu la "dosi típica" d'un proveïdor; el teu "típic" no és el mateix que el seu.
En segon lloc, calculeu els costos totals, no només els preus unitaris. Els productes químics cars poden requerir dosis més baixes i oferir un rendiment estable, que pot resultar en un menor cost per tona d'aigua tractada. Per contra, les substàncies químiques barates poden requerir dosis elevades o donar resultats deficients-portant a reelaboració i costos globals més elevats.
En tercer lloc, assegureu-vos que els productes químics coincideixen amb el procés. La flotació d'aire dissolt (DAF) requereix flóculs lleugers, mentre que la sedimentació requereix flocs pesats, és a dir, la selecció de PAC i PAM difereix completament. Els sistemes bioquímics són sensibles a la toxicitat química; No afegiu mai oxidants forts als tancs bioquímics. Per als sistemes de membranes, consulteu la llista de compatibilitat del fabricant a l'hora de seleccionar antiincrustantes i biocides; l'ús de productes químics incompatibles pot arruïnar les membranes.
Aquests tres principis semblen senzills, però menys de la meitat de totes les plantes els segueixen-la majoria només pensa fer proves després que sorgeixi un problema, sovint descobrint massa tard que havien estat utilitzant els productes químics equivocats durant tot el temps. Tres principis per a la selecció de productes químics
Feu proves a -petita escala abans d'augmentar la dosi (les dosis de PAC poden oscil·lar entre 50 i 300 mg/L; no sabreu la quantitat correcta sense fer proves). Calculeu els costos totals en lloc dels preus unitaris (els productes químics cars poden requerir dosis més baixes i oferir un rendiment estable, donant lloc a un menor cost per tona d'aigua tractada). Assegureu-vos que els productes químics coincideixen amb el procés (la flotació d'aire dissolt requereix flóculs lleugers, la sedimentació requereix flóculs pesats i els sistemes de membrana requereixen la comprovació de llistes de compatibilitat).
Pensaments finals
Els productes químics poden semblar complexos, però queden clars quan es classifiquen per funció: l'etapa fisicoquímica es basa en la coagulació i la floculació; l'etapa bioquímica es basa en fonts de carboni; l'etapa de tractament avançat es basa en productes químics especials; i aquests es complementen amb inhibidors d'escales, biocides i ajustadors de pH. El veritable repte no és memoritzar els noms, sinó determinar exactament quin producte químic s'adapta a la qualitat específica de l'aigua i al rendiment-del procés pot variar dràsticament entre el mateix tipus de producte químic de diferents fabricants. Per tant, no us oblideu: feu proves-a petita escala, calculeu els costos totals i avalueu la compatibilitat dels processos. Seguir diligentment aquests tres passos us pot estalviar una gran quantitat de reelaboració més endavant.
