40种废水处理药剂（三）

十五、有机高分子絮凝剂种类分析

目前高分子絮凝剂的种类很多，按照其主要成分（包括改性所用的基质成分），可以分为：壳聚糖类絮凝剂、改性淀粉絮凝剂、改性纤维素絮凝剂、木质素类絮凝剂、树胶类絮凝剂、褐藻胶絮凝剂、动物胶和明胶絮凝剂等。这些高分子多数具有多糖结构，其中淀粉主链中仅含有一种单糖结构，属于同多糖；壳聚糖、树胶、褐藻胶等含有多种单糖结构，属于杂多糖；木质素是一种特殊的芳香型高聚物；动物胶和明胶属于蛋白质类物质。

有机高分子絮凝剂在水处理中应用具有悠久的历史，直到今天，高分子化合物仍是一类重要的絮凝剂，只是使用量远低于人工合成高分子絮凝剂，原因是高分子絮凝剂电荷密度较小，分子量较低，且易发生生物降解而失去絮凝活性。

与人工合成的絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂的毒性小，提取工艺简单，无论是化学成分还是生产工艺，都能很好地与自然和谐一致，因此研究、利用这些自然资源用作水处理药剂成为当前的热点，这与重视合理利用资源，保护和改善环境的形势密不可分。

十六、阴离子型聚丙烯酰胺水解度分析

水解比过大，加碱费用较高，水解比过小，又会使反应不足、阴离子型聚丙烯酰胺的混凝或助凝效果较差。一般将水解比控制在百分之二十左右，水解时间控制在2～4h。

阴离子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解时PAM分子中酰胺基转化成羧基的百分比，但由于羧基数测定很困难，实际应用中常用“水解比”即水解时氢氧化钠用量与PAM用量的重量比来衡量。

十七、影响絮凝剂使用的因素分析

1、水中杂质成分

水中杂质颗粒大小参差不齐对混凝有利，细小而均匀会导致混凝效果很差。杂质颗粒浓度过低往往对混凝不利，此时回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。水中杂质颗粒含有大量有机物时，混凝效果会变差，需要增加投药量或投加氧化剂等起助凝作用的药剂。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质对混凝有不利影响。

2、絮凝剂种类

絮凝剂的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质及浓度。如果水中污染物主要呈胶体状态，则应无机絮凝剂使其脱稳凝聚，如果絮体细小，则需要投加高分子絮凝剂或配合使用活化硅胶等助凝剂。很多情况下，将无机絮凝剂与高分子絮凝剂联合使用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链越能充分伸展，吸附架桥的作用范围也就越大，混凝效果会越好。

3、水力条件

在混合阶段，要求絮凝剂与水迅速均匀地混合，而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止已生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐步减小，反应时间要足够长。

4、水温

水温影响絮凝剂的水解速度和矾花形成的速度及结构。混凝的水解多是吸热反应，水温较低时，水解速度慢且不完全。低温情况下，水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少，同时水的剪切力加大，阻碍混凝絮体的相互粘合；因此，尽管增加了絮凝剂的投加量，絮体的形成还是很缓慢，而且结构松散、颗粒细小，难以去除。低温对高分子絮凝剂的影响较小。但要注意的是，使用有机高分子絮凝剂时，水温不能过高，高温容易使有机高分子絮凝剂老化甚至分解生成不溶性物质，从而降低混凝效果。

5、絮凝剂投加顺序分析

当使用多种絮凝剂时，需要通过试验确定投加顺序。一般来说，当无机絮凝剂与有机絮凝剂并用时，应先投加无机絮凝剂，再投加有机絮凝剂。而处理杂质颗粒尺寸在50μm以上时，常先投加有机絮凝剂吸附架桥，再投加无机絮凝剂压缩双电层使胶体脱稳。

6、絮凝剂投加量解读

使用混凝法处理任何废水，都存在絮凝剂和投药量，通常都要通过试验确定，投加量过大可能造成胶体的再稳定。一般普通铁盐、铝盐的投加范围是10～100mg/L，聚合盐为普通盐投加量的1/2～1/3，有机高分子絮凝剂的投加范围是1～5mg/L。

十八、微生物絮凝剂介绍

微生物絮凝剂的絮凝性能受诸多因素影响，内在因素包括絮凝基因的遗传和表达，外在因素则有微生物培养基的组成、细胞表面疏水性的变化、环境中二价金属离子的存在等。目前，国外已有性能良好的微生物絮凝剂商品，如日本生产的NOC--1。微生物絮凝剂从研究到生产的关键问题是发展成熟的微生物育种技术，同时努力降低生产成本。我国的微生物絮凝剂研制正朝着这一方向迈进，但是离工业化生产还有距离。

微生物絮凝剂与传统无机或有机絮凝剂有显著不同，它们或是直接利用微生物细胞，或是利用微生物细胞壁提取物、代谢产物等。前者是微生物絮凝剂研究的主要方面，至今发现的具有絮凝性能微生物有17种以上，包括霉菌、细菌、放线菌和酵母，后者与有机絮凝剂为同类物质。微生物絮凝剂具有传统无机或有机絮凝剂所不能比拟的许多优点，如不产生二次污染、生产成本低等。

十九、使用高分子有机絮凝剂的注意事项分析

固体有机高分子絮凝剂容易吸水潮解成块，使用防水包装，保存地点干燥，避免露天存放。

对固体有机高分子絮凝剂进行溶解时，固体颗粒的投加点要在水流紊动的地方，同时要以小投加量向溶药池中缓慢投入，使固体颗粒分散进入水中，以防固体投加量太快在水中分散不及而相互粘结形成团块，团块的结构是内部有固体颗粒、外部包围部分水解物，这样的团块一旦形成，往往要花费很长时间才能再均匀地溶入水中，在连续溶药池中甚至可以存在长达数天。

固体颗粒的投加点要远离机械搅拌器的搅拌轴，因为搅拌轴通常是溶药池中水流紊动性差的地方，溶解不充分的有机高分子絮凝剂经常会附着在轴上，日益积累，有时可以形成相当大的粘团，如果不及时认真地予以清理，粘团会越变越大，影响范围也就越来越大。

作为助凝剂时，一般要先在处理水中投加无机絮凝剂进行压缩双电层脱稳后，再投加有机高分子絮凝剂实现架桥作用。在无机絮凝剂投加充足的条件下，有机高分子絮凝剂的助凝效果不会因投加量的差异而有较大差别。因此，作为助凝剂时，有机高分子絮凝剂的投加量一般为0.1mg/L。

二十、如何确定使用絮凝剂的种类和投加剂量？

絮凝剂的选择和用量应根据相似条件下的水厂运行经验或原水混凝沉淀试验结果，结合当地药剂供应情况，通过技术经济比较后确定。选用的原则是价格便宜、易得，净水效果好，使用方便，生成的絮凝体密实、沉淀快、容易与水分离等。

混凝的目的在于生成较大的絮凝体，由于影响因素较多，一般通过混凝烧杯搅拌试验来取得相应数据。混凝试验在烧杯中进行，包括快速搅拌、慢速搅拌和静止沉降三个步骤。投入的絮凝剂经过快速搅拌迅速分散并与水样中的胶粒相接触，胶粒开始凝聚并产生微絮体；通过慢速搅拌，微絮体进一步互相接触长成较大的颗粒；停止搅拌后，形成的胶粒聚集体依靠重力自然沉降至烧杯底部。通过对混凝效果的综合评价，如絮凝体沉降性、上清液浊度、色度、pH值、耗氧量等，确定合适的絮凝剂品种及其用量。

试验用六联搅拌机，它有六个可垂直移动的转轴，其底部位置处带有搅拌叶片，叶片尺寸6cm×2cm。转轴的旋转速度和旋转时间可以预先设定，能自动工作。一般试验按快速搅动2min，n=300r/min；慢速搅动3min，n=60r/min。试验时在6个1000mL大烧杯中加入1L原水后，分别放在六个转轴的正下方，将转轴下移到底；再在连接在一水平转轴上的6个小玻璃烧杯内，依次加入不同数量的药液，转动水平轴，则小管内的药液同时倒入相应的原水中。然后启动搅拌器使其自动工作。

搅动自动停止后，将叶片从烧杯中缓慢拉起，静置20min，用移液管自水面下约10cm处，吸取水样25ml，用浊度计测量上清液的浊度。以投药量为横坐标，上清液的剩余浊度为纵坐标，绘制成曲线将不同絮凝剂的效果进行对比，根据除浊效果和综合技术经济多方面因素，选择确定处理这种废水的絮凝剂。

烧杯搅拌试验方法可分单因素试验和多因素试验两种。试验时要做到所用原水与实际水质完全相同，同时在根据水的pH值、杂质性质等因素考虑确定絮凝剂的种类、投加量、投加顺序，而且试验应该是实际过程的模拟，两者的水力条件（主要是GT值）相同或接近。

二十一、什么是助凝剂？其作用是什么？

在废水的混凝处理中，有时使用单一的絮凝剂不能取得良好的混凝效果，往往需要投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。常用助凝剂有氯、石灰、活化硅酸、骨胶和海藻酸钠、活性炭和各种粘土等。

有的助凝剂本身不起混凝作用，而是通过调节和改善混凝条件、起到辅助絮凝剂产生混凝效果的作用。有的助凝剂则参与絮体的生成，改善絮凝体的结构，可以使无机絮凝剂产生的细小松散的絮凝体变成粗大而紧密的矾花。

二十二、常用助凝剂的种类有哪些？

助凝剂种类较多，但按它们在混凝过程中所起作用来说大致可分为如下两类：

1、调节或改善混凝条件的药剂

混凝过程应该在pH值范围内进行，如果原水pH值不能满足此要求，则应调整原水的pH值，这类助凝剂包括酸和碱。原水pH值较低、碱度不足而使絮凝剂水解困难时，可以投加CaO、Ca（OH）2、Na2CO3、NaHCO3等碱性物质（常用的为石灰）；而PH值较高时，则常用硫酸或CO2来降低原水的pH值。

对溶解性有机物含量较大的废水，可用Cl2等氧化剂来破坏有机物，提高对溶解性有机物的去除效果。另外亚铁盐作絮凝剂时，可用将亚铁（Fe2+）氧化成高价铁（Fe3+），以提高混凝效果。

以上碱剂、硫酸和CO2等本身并不起凝聚作用，只起辅助混凝的作用。

2、加大矾花粒度、密度和结实性的助凝剂

混凝的结果要求生成粒度大、密度大和结实的矾花，既有利于沉淀，又不易破碎。为获得此种结果，结合水质的特点，有时在水中加入某种物质或药剂。如含有不宜沉降的质地较轻杂质的低浊废水中，加入二氧化硅、活性炭、粘土一类较粗颗粒或回流部分沉淀污泥可起到加重、加大矾花的作用；当采用铝盐、铁盐作絮凝剂只能产生细小而松散的絮凝体时，可投加聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨胶等高分子助凝剂，利用它们的强烈吸附架桥作用，使细小而松散的絮凝体变得粗大而密实。

二十三、絮凝剂、助凝剂在强化废水处理中的应用有哪些？

废水处理中投加絮凝剂可加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时也能去除部分溶解性有机物。这种方法具有投资少，操作简单，灵活等优点，特别适合于处理水量小，悬浮杂质含量较大的废水。采用无机絮凝剂时，因为投药量大，产生的污泥量也大，所以实际应用中主要采用人工合成有机高分子絮凝剂OPF，或采用无机絮凝剂与OPF相结合的方式。

据有关报道，在初级沉淀池，常使用阴离子型已水解的聚丙烯酰胺去除废水中的悬浮杂质，而使用非离子型聚丙烯酰胺（PAM）时的效果不好。经验表明，在初级沉淀池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺，可去除进场废水中一半以上的悬浮粒子及BOD5。

在废水的初级沉淀处理中，将有机高分子聚电解质与无机絮凝剂的混合使用，要比它们各自单独使用效果更好。由于进场废水中悬浮粒子的浓度、粒径分布及种类等随时会发生变化，就使得絮凝剂的剂量有时难以控制。这时若过量投加无机絮凝剂，用卷扫机理来沉淀去除悬浮杂质，方法虽然可行，但其缺点也是很突出的，一是作用时间比较长（15～30min），再是形成的絮体易破碎。如果在投加无机絮凝剂的同时，再加入有机高分子聚电解质，可使絮凝时间减少到2～5min，而且形成的絮体也比较结实。

在用沉淀法去除水中带色有机胶体杂质时，可使用双电解质系统。先用带有高正电荷的阳离子型聚电解质使这些有机胶体脱稳，然后再用大分子量非离子型或阴离子型聚电解质使已脱稳的有机胶体絮凝成易沉淀的絮体。

二次沉淀池中常使用阳离子型聚电解质作絮凝剂，如聚二甲基已二烯氯化铵或聚氨甲基二甲基已二烯氯化铵等，但其投加量要比在初次沉淀池中少一些。原因是初次沉淀池中所添加的阴离子型聚电解质有一部分在进入二次沉淀池后继续发挥作用，而且二次沉淀池中所添加的聚电解质在污泥回流中能反复得到利用。

另外，混凝处理还可以去除废水中的磷酸盐和重金属离子。长期以来，人们一直采用投加金属盐类无机絮凝剂的方法来去除废水中的部分磷酸盐。但实验证明，在保证磷酸根的去除率没有降低的前提下，用阳离子聚合物代替无机絮凝剂可以取得同样的除磷效果，这说明聚合物参与了对阴离子磷酸根的吸附。例如某废水处理场在混凝处理工艺中，用12mg/L硫酸铁和3mg/L高电荷密度的阳离子聚合物，以及0.2mg/L高分子量的阴离子聚合物复合，代替原来23mg/L的硫酸铁，在磷的去除率不变的情况下，使出水BOD5去除率明显上升。同时，采用混凝处理后，可以使活性污泥阶段产生的污泥中无机物成分减少，提高活性污泥的生物降解功能。

废水处理中使用的过滤、浮选等处理工艺中，通过使用无机絮凝剂和聚电解质助凝剂，可以提高出水水质。结合废水水质特点，絮凝剂可以单独使用，也可以多种絮凝剂复合使用或一主一辅复配使用（辅者作为助凝剂）。絮凝剂的选择可以通过烧杯静态试验初步筛选，再在生产装置上验证确定。