食品廢水的混凝沉淀法

混凝就是在食品廢水中預先投加化學藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細小懸渾物聚集成具有可分離性的絮凝體，再加以分離除去的過程。
1.混凝法基本原理
混凝法基本原理是在食品廢水中投人混凝劑與廢水中的膠體物質發(fā)生電中和，形成絮狀沉降?；炷恋砜梢匀コ龔U水中的粒徑為10—6?10-3mm的細小懸浮顆粒，并且能夠去除色度、油分、微生物、氮和磷等富營養(yǎng)物質、重金屬以及有機物等。
混凝劑進人廢水后，膠體因5電位降低或消除，破壞了顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)（稱脫穩(wěn)）。脫穩(wěn)的顆粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚。禾經脫穩(wěn)的膠體也可形成大的顆粒，這種現(xiàn)象稱為絮凝。
不同的混凝劑能使膠體以不同的方式脫穩(wěn)、凝聚或絮凝。按機理，混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕4種。這4種機理，在水處理中可能是同時發(fā)揮作用，也可能交叉發(fā)揮作用，只是在一定情況下以某種機理為主而已。
2.影響混凝效果的因素
在廢水的混凝沉淀處理過程中，主要有以下幾方面因素影響混凝效果。
(1)水質的影響廢水濁度、pH、水溫等都會影響混凝效果。濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同，所需的混凝劑用量也不同；廢水pH不同對混凝效果也有影響，對金屬鹽類，pH影響其在水中水解產物的種類與數(shù)量，一般在pH為
5.5?8.0時有較高脫除率；對于人工合成高分子混凝劑，則影響其活性基團的性質；水溫會影響無機鹽類的水解，水脫低，水解反應慢。另外水溫低，水的黏度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。但溫度也不是越高越好，當溫度超過90°C時，易使高分子絮凝劑老化或分解生成不溶性物質，反而降低混凝效果。
(2)混凝劑投加量的影響混凝劑投加量有其最佳值，混凝劑投加量不足，則水中雜質未能充分脫穩(wěn)去除，加人太多則會再穩(wěn)定。
(3)水力條件的影響混凝的過程是混凝劑與膠粒發(fā)生反應并逐步凝聚在一起的過程，一般混凝過程分為混合與反應兩個階段，混合階段持續(xù)大約10?30s，一般不超過2min，其速度梯度G=700?1000s-、主要是使藥劑迅速而均勻地擴散到水中，反應階段通常為10?30min，其平均速度梯度的值為10?75s-1(通常30?60s-1),其速度梯度G=104?105，主要是使水中微粒凝聚成礬花并增大而沉淀（或上?。┑倪^程。水流紊動過于緩慢，則混凝劑與膠粒反應速度太小，而紊動過于激烈則使結成的絮體重新破裂。
3.混凝劑和助凝劑
混凝劑按其化學成分可分為無機及有機兩大類。常用的無機類混凝劑包括低分子無機混凝劑（如硫酸鋁等）和高分子無機混凝劑（如聚合硫酸鐵等）。有機混凝劑分為天然有機混凝劑與人工合成有機高分子混凝劑。天然有機混凝劑是人類使用較早的混凝劑，不過其用量遠少于人工合成髙分子混凝劑，其原因在于天然高分子混凝劑電荷密度較小，相對分子質量較低，且易發(fā)生生物降解而失去絮凝活性。人工合成有機高分子混凝劑的運用更廣泛。人工合成有機高分子絮凝劑都是水溶性聚合物，重復單元中常包含帶電基團，因而也被稱為聚電解質。聚電解質又根據基團所帶電荷情況的不同分為陽離子型聚電解質和陰離子型聚電解質，以及兩性型聚電解質和非離子型聚電解質。
助凝劑是指與混凝劑一起使用，以促進混凝過程的輔助藥劑。助凝劑本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。按其功能，助凝劑可分為3種。
(1)pH調整劑在食品廢水pH不符合工藝要求，或在投加混凝劑后PH有較大變化需投加pH調整劑。常用的pH調整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉等。
(2)絮體結構改良劑當生成絮體小、松散且易碎時，可投加絮體結構改良劑以改善絮體的結構，增加其粒徑、密度和強度。如活性硅酸、黏土等。
(3)氧化劑當廢水中有機物含量高時，易起泡沫，使絮凝體不易沉降，此時可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機物，以提高混凝效果。
4.混凝處理流程及設備
混凝處理流程包括投藥、混合、反應及沉淀分離。
(1)投藥混凝劑的投藥分濕法和干法。相比較而言，濕法應用較為廣泛，所謂濕法是先把藥劑配制成一定濃度的溶液，再投入被處理水中。而干法是把藥劑直接投放到被處理的水中。其優(yōu)點是占地少，缺點是對藥劑的粒度要求較高，投配量較難控制，對機械設備要求較高，同時勞動條件也差。
(2)混合混合處理的關鍵就是快速而均勻。藥劑投入廢水中后發(fā)生水解反應并產生異電荷膠體，與水中膠體和懸浮物接觸，形成細小的礬花，這一過程就是混合，大約在10?30s內完成，一般不超過2min。快速是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應的速率很快，需要盡量造成急速擾動以生成大量細小膠體，并不要求生產大顆粒；均勻是為了使化學反應能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展。
(3)反應混合完成后，水中已產生細小絮體；但還未達到能自然沉降的粒度，反應設備的任務就是使小絮體逐漸絮凝成大絮體。反應設備應有一定的停留時間和適當?shù)臄嚢鑿姸?，以讓小絮體能相互碰撞，并防止產生大的絮體沉淀。
(4)沉淀分離沉淀分離是在澄清池中完成的。澄清池是能夠同時實現(xiàn)混凝劑與原水的混合、反應、澄清合成一體的設備，圖3-3所示為機械加速澄清池。它具有效率高而尺寸小的優(yōu)點，它的缺點是設備結構復雜，管理比較復雜，出水水質不夠穩(wěn)定，對處理效果有影響。它利用的是接觸凝聚原理，在池中讓已經生成的絮凝體懸浮在水中成為懸浮泥渣層（接觸凝聚區(qū)），當投加混凝劑的水通過它時，廢水中新生成的微絮粒迅速吸附在懸浮泥渣上，從而達到良好的去除效果。
總的來講，由于混凝沉淀法具有許多優(yōu)點：污染物去除效率比較高；操作簡單，處理費用低；適用范圍廣等，已成為食品廢水處理最普遍采用的方法之一。

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