水环境污染防治

氯化钙在水处理行业中的应用

一、洗选煤泥水处理：
      煤泥水是一种复杂的多分散体系,由一些粒度、形状、密度、岩相等不同的颗粒,以不同比例混合而成。各选煤厂煤泥的矿物组成以及岩相特征也不一样。采用氯化钙和聚合氯化铝或者聚丙烯酰胺联合处理高泥质煤泥水，不但清水分离率高, 沉降速度快, 而且产生的煤泥脱水效果好。但要同时解决氯化钙中氯离子的腐蚀问题,需将氯化钙跟硫酸盐配成相应质量分数的水溶液，复配后处理煤泥水具有较好的混凝效果，不但水处理的效果没有受到影响, 而且减轻了氯离子的腐蚀, 还可以降低处理成本。
      复配药剂中氯化钙跟硫酸盐的质量比对混凝效果会有影响 , 复合药剂中 Ca2+含量不能过少, Cl-含量又不能过多。同时要注意的是：氯化钙与硫酸盐复合药剂虽然有较好的混凝效果, 但处理后的煤泥水中的SS 和COD 还较高, 没有达到排放标准, 回用洗煤对设备和管道也都有影响。因此, 应投加絮凝剂强化处理效果, 提高出水水质指标 。如果想要沉淀煤泥的污水达到理想效果,使得出水各项指标达到回用标准和排放标准, 比较好的条件是100 mL 煤泥水中( pH = 7 .67, SS =62 .34 g/ L, CODcr =27 831 mg/L) 加 入相应质量分数的氯化钙硫酸盐复合药剂5 mL, 搅拌 40 s, 再加入相应质量分数的PAM0 .5 mL, 搅拌 60 s 。

二、城市污水处理：
      投加氯化钙是城市污水处理中一种有效的污泥膨胀控制措施。
      污泥膨胀(sludgebulking)指污泥结构比较松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。基本上各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀，尤其是城市污水厂每年都会有不同程度的污泥膨胀发生，通常都需要很长的时间来调整。当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，就会出现污泥膨胀现象。投加氯化钙后,丝状菌数量明显减少;形成较多大而密实规则的菌胶团,从而控制污泥膨胀。污泥容积指数(SVI)由309.5 mL/g降到67.1 mL/g,污泥沉降性能改善。停止投加氯化钙后又运行了18周期,活性污泥没有发生再次膨胀。投加氯化钙对COD去除率没有明显影响。

三、含氟废水处理：
      工业上，含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常常含有高浓度的氟化物，易造成环境污染。尤其在电解铝行业中，固体废物主要为电解槽大修渣和铝灰、铝渣等，是电解铝工业主要环境污染源之一。铝电解槽一般在达到使用年限后需要停槽进行大修，即取出废旧内衬材料(简称为大修渣)，更换新的内衬材料。大修渣是电解铝生产过程中不可避免的固体废弃物。由于大修渣里面含有大量可溶性氟化物、氰化物，随雨水污染地下水和地表水。
      为解决大修渣的处理困境，国内一般采用次氯酸钙作为除氰剂,六水氯化钙与聚合氯化铝(PAC)作为除氟剂。传统大修渣的主要处理工艺为：采用次氯酸或次氯酸钙氧化大修渣中的氰使其转化成氮气和二氧化碳，采用氯化钙或次氯酸钙与大修渣中的氟反应使其转化成氟化钙沉淀。此方案虽可行，但由于次氯酸钙氧化能力不足，致使反应相对较慢。同时，采用氢氧化钙除氟需要大量的盐酸调节反应液PH，铝合金电解大修渣处理成本较高。现在新工艺是具体向两个试剂仓中分别加入除氰剂和除氟剂，将经过破碎和除铁的大修渣制成粉料，加入反应仓中，对反应仓中的粉料进行预检，检测其氰化物含量、氟化物含量、pH值，然后根据氰化物的含量加入适量的除氰剂反应除氰，检测氰化物浓度小于0.5mg/L合格，再根据氟化物的含量加入适量的除氟剂和酸，进行反应除氟，至氟化物浓度小于10mg/L，pH值在6-7时合格，将反应仓内的浆料打入缓冲池，将缓冲池中的浆料打入压滤机，压滤机分离出来的水导入过滤槽过滤后回流至蓄水池中再次使用，压滤机过滤出来的干泥料即为无害化处理后的大修渣。 

四、含油乳化废水处理：
      含油乳化废水的来源非常广泛，除了石油开采工业排除大量含油废水外，还有固体染料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、屠宰及食品加工以及机械加工车削工艺中的乳化液等。其中石油工业是含油废水主要来源。
      石油工业含油废水主要来自原油的开采、运输以及各种炼制油部门，乳化废水中的油水充分混为一体，呈乳白状态。由于乳化态的油易被微生物分解，消耗水中溶解氧。因此，含油乳化废水排入自然水体后，会使水质进一步恶化。对于浮油，目前一般采用简单的隔离池分离回收。微细的油珠分散于水中形成水—油乳化液，由于乳化液的油珠比较细，其表面形成一层界膜，带有电荷，油珠外围形成双电层，使油珠相互排斥很难接近，比较难处理。因此，要使油水分离，应先要破坏油珠的界膜，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，从而浮于水面，这个过程叫破乳。常用的破乳方法有高压电场法、药剂法、离心法、超滤法等。其中药剂破乳又分为盐析法、凝聚法、盐析—凝聚混合法和酸化法等。其中的盐析法是指向废水中投加盐类电解质，破坏油珠的水化膜，压缩油粒与水界面处双电层的厚度，使油粒脱稳。常用的电解质有氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸钙、硫酸镁等。
     氯化钙破乳剂，会破坏废水的乳化状态，使油水分离，废水因此得到净化。
电解质氯化钙破乳机理主要有以下几点：
（1）CaCl2 投入乳化液废水中离解成为正、负离子,发生水化作用即争水作用,使乳化液中的自由水分子减少,对油珠产生脱水作用,从而破坏了乳化液油珠的水化层.
（2） 向阴离子表面活性剂所稳定的乳化液废水中投加CaCl2 后,Ca2+压缩双电层,降低ζ电位,减小乳化油胶粒之间的相互排斥力,在范德华力作用下有可能碰撞并大成为分散油.
（3） Ca2+可与表面活性剂生成不溶于水的金属皂沉淀：
2RSO3Na + Ca2+ →（RSO3）2Ca↓+2Na+
（RSO3）2Ba + Ca2+ →（RSO3）2Ca↓+Ba2+
金属皂的形成使乳化液由O/W型转化为W/O型,在转型中脱稳,从而达到破乳目的。

五、高浓度表面活性剂废水处理：
      在生产和使用过程中，大量含表面活性剂废水不可避免地排入自然环境中， 其在环境中大量存在会对生态系统造成严重的危害，表面活性剂废水的处理对 于保护环境、促进经济社会发展具有重要意义。
      在搅拌表面活性剂废水中加入硫酸进行混合，调节废水的pH值，静置沉淀取上清液;而后在上清液中按30-50mL/L废水的比例加入氯仿，充分搅拌后静置沉淀;然后投加NaOH溶液调节废水pH值至中性，同时加入氯化钙（氯化钙(CaCl2)投加量0.5-1.5g/L）、混凝剂和助凝剂，充分搅拌，静置沉淀。 

六、水处理除磷：
      磷污染可对人体、海洋生物、土壤、水体造成多种程度不同的危害，生产活动中磷废水的排放是导致自然界水体富营养化的关键因素。其中汽车制造业的工艺环节里可产生涂装废水,其所含的磷浓度相当高。钙法CaCl_2除磷效果比较好，主要应用是在废水含磷量为100mg/L的情况下,投加量大于0.1100g,pH≥11.0,室温下反应10min。