絮凝剂处理污水的对策及现状

王赓

[摘 要]本文论述了絮凝剂在处理污水方面的现状，分析了絮凝剂的分类，并提出了相应的策略。

[关键词]絮凝剂；处理污水；现状；对策

中图分类号：X703.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0002-01

随着科技的不断发展，从而产生了很多处理污水的方法。目前，国内外普遍使用的处理污水方法是絮凝沉降法。近年来，因水污染的不断增加，所以在污水的处理过程中，絮凝剂起着十分重要的作用。

一、絮凝剂在水处理中的运用

化学絮凝是目前普遍提高废水处理质量的一类固液两相分隔的水处理技术，其预处理、中间处理和深化处理等模式已经广泛使用在生活污水和工业废水等污水处理项目中。通常情况下，复合絮凝剂内高价金属离子比如AL3+、Fe3+，其氢氧化物与有机聚合物等与污水机质内的活性基团融合产生溶复合体，而且在无机胶体及有机聚合物间构成复合胶体，并形成粘结、附着及卷带等功能，然后让有机质内的活性基团失去活性，有机物可以被清理，COD也显著降低。这导致水或液体内的悬浮物质汇集增多并产生絮团，从而减速粒子的聚沉，使固体与液体分离，这种情况被叫做絮凝。

1、絮凝物的形成。在污水中加入絮凝剂后，会出现压缩双电层，从而使污水中的悬浮粒失去了原有的稳定性，将胶粒状的物体相互凝聚，导致微粒的增加，从而形成絮凝体和矾花。当絮凝体生长到一定体积后，会在重力的作用下脱离水相沉淀，去除废水中的大量悬浮物质后，可以达到水处理的效果。然而，在实际上絮凝的作用都是微小的胶体颗粒及悬浮颗粒，它在胶体的作用下，聚合颗粒表面的电荷，以此来减少颗粒之间存在的排斥力，使颗粒可以结合到一起，从而使体积不断增加，若颗粒到了一定程度大小就会从水中分离出来，这就是絮凝体。

2、絮凝体沉降动力学的研究与发展。凝聚作用实质上属于量变过程，颗粒在凝聚作用下会由小到大；而絮凝作用则属于质变过程，是在凝集作用的基础上形成的。絮凝作用的原因是凝聚作用，凝聚作用的结果是絮凝作用。阴离子型聚丙烯酰胺系列产品是具有高聚合度合成的水溶性线型高分子聚合物。不同类型的聚丙烯酰胺，必然会存在着不同类型的活性基团，可絮凝不同的悬浮粒子，以此来达到分离、过滤的效果。阴离子型聚丙烯酰胺系列产品将会大量溶于水中，但不会溶解在任何有机溶剂中。

3、絮凝剂处理污水的原理。絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种，前者假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应引起胶质粒子的不稳定状态。后者则是由于存在双电层及某些物理因素，当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时，会发生凝结作用。当发生凝结作用时，胶体粒子会失去稳定作用或发生电性中和，而不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化并与离子表面形成价键。为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒。一但碰撞开始，粒子就开始通过不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降。

二、絮凝剂的分类

1、无机絮凝剂。无机絮凝剂目前可分为无机高分子絮凝剂和无机低分子絮凝剂两大类。无机低分子凝聚剂主要包括传统应用的铁盐类化合物、铝盐类化合物；无机高分子絮凝剂则主要包括聚合硅酸、活化硅酸、聚合氯化铝、聚合磷酸铁、聚合磷酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝等一系列铝、铁盐的水解-沉淀动力学中间产物，无机高分子絮凝剂正在以较快的速度取代传统凝聚劑，我国80%的絮凝剂产量都是无机高分子絮凝剂。

2、有机絮凝剂。与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂易于处理、絮凝速度快、用量少，很少出现污泥，基本上不受温度、pH值、共存盐类种类的影响，应用前景十分广阔。目前，有机高分子絮凝剂可分为改性的有机高分子絮凝剂和合成的有机高分子絮凝剂。PAM（聚丙烯酰胺）是目前应用最广泛的合成有机高分子絮凝剂，它可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。

3、复合絮凝剂。复合絮凝剂可分为无机-有机高分子复合絮凝剂和无机高分子复合絮凝剂两大类。其中，无机复合型高分子絮凝剂主要包括聚活性硅胶、聚合硫酸铁、聚合氯化铝等，而无机-有机高分子复合絮凝剂正处于初始发展阶段，但其絮凝效果必定会优于无机高分子复合絮凝剂。

4、微生物絮凝剂。微生物絮凝剂用量大、成本高等问题严重制约着微生物絮凝剂的大规模生产。因此，研究微生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用，也是微生物絮凝剂发展的另一方向。

三、絮凝剂处理污水的对策

1、絮凝剂用量对脱水污泥含水比例的影响。在量筒中导入相异特征、粘数的阳离子型改性高分子絮凝剂，通过絮凝实验可知，絮凝剂用量达到最大值时，脱水污泥含水比例下降到最低，再增大用量时，絮凝剂功能呈减弱态势。这是由于投入量的不断增加，并因架桥功能所需要具备的离子表层的吸附活性点被絮凝剂包围，让架桥难度增大，处理效果不太理想。此外，絮凝剂的最佳用点被絮凝剂包围，使架桥更加困难，处理效果更差；另外，絮凝剂的最佳用量由于其特性粘数的增加而减小，但由于其在集聚的过程中，要预防特性粘数太大，从而防止交联现象的发生。因此，应将特性粘数管控在12.5为最佳。这时，絮凝剂的最佳用量应保持在40毫克/升的水平。

2、阳离子度对脱水污泥含水比例的作用。由于阳离子型改型天然高分子絮凝剂是通过Mannich效应，最后取得叔胺化物质，所以阳离子度和絮凝剂的电荷密度呈现出线性联系，阳离子度和脱水污泥含水比例的联系见下图：（见图1）

从图中可看出，随着阳离子度的增加，含水比例会减少，当阳离子度达到4成的比例时，脱水污泥含水比例过低；此时，在提升阳离子度，脱水污泥含水比例增加。这是由于分子量高电荷密度的比分量，其高电荷密度为小的有机高分子絮凝剂被固体颗粒吸附的更多，让桥联的立体环式与尾式构造功能弱化，将会让桥联作用变小，絮凝功能无法完全发挥。

3、接枝率对脱水污泥含水比例的影响。从图1中可看出，接枝率高的共聚物相较于接枝率不理想的共聚物絮凝功能更加完整，这是因接枝聚合物相较于均聚物质体积更大，构成刚柔并济的网络状大分子；桥联效果更为明显。但随着接枝率的增加，接枝共聚物的交联效果更好，可溶性降低；接枝率超越60%后，接枝共聚物交联效果无法管控，通常不会形成融合。因此，接枝率达到60%时，效果较为明显。通过对比可看出，阳离子型改性天然高分子絮凝剂对活性污泥进行脱水处理阶段，污水处理厂运转稳定，出水的有关数据与污水排泄准则吻合。此外，改性天然高分子絮凝剂对活性污泥实施脱水处理阶段，脱水功效明显，脱水污泥含水比例与污泥排泄准则吻合。

四、结语

总之，絮凝剂处理污水能取得较佳的应用效果。此外，随着水污染的增加，简单的无机盐絮凝剂已不能满足现在水处理的需要，高分子絮凝剂的出现以及从单一型走向复合型，使水处理效能得到较大的提高。所以，絮凝效果的好坏在很大程度上决定后续流程的运行状况、最终出水水质和费用。因此，如何选择絮凝剂，降低污水处理成本有着重要的技术经济价值。

参考文献

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