水处理药剂的应用与发展

陈朋利

（江苏环保产业技术研究院股份公司，南京 210000）

新时代，我国社会经济快速发展，为人们提供了丰富的物质生活资料。与此同时，我国仍面临严峻的环境问题和资源问题，尤其是淡水资源局部短缺、生活饮用水安全无法得到有效保证，这不仅严重阻碍绿色中国建设，更是影响人们的生活质量。当前，要大力发展绿色环保型水处理药剂，以便提高污水处理效率。水处理药剂种类繁多，本文主要介绍缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂和软化剂等。

1 水处理药剂面临的发展机遇

当前，我国局部地区水资源问题有所缓解，但整体形势依然严峻。因此，人们要坚持绿色环保、可持续的发展道路，采取科学手段来治理水污染，解决水资源短缺问题，积极探索代价低、效率高、可持续的污水处理方式。绿水青山就是金山银山。现阶段，我国高度重视治理水污染，努力保护水环境，这为绿色环保型水处理药剂的发展带来了机遇。

1.1 节能减排的需求

我国幅员辽阔，人口众多，但人均淡水资源占有量较少，水资源的利用率较低，水污染问题严重。数据显示，2018年，我国工业用水约1 350亿m3，其中约73%为工业冷却用水。当前，工业冷却水系统通常会加入一定量的溶解盐、溶解氧，使得冷却水水质在循环过程中逐渐恶化。因此，工业冷却水系统需要添加水处理药剂，改变冷却水的酸度、碱度或盐类的溶解度等，降低无机盐的析出率和废水的腐蚀性，使得冷却水得到循环使用。当前，我国正在大力建设生态文明，持续开展节能减排工作，努力保护水资源，水处理药剂迎来良好的发展机遇。人们大力开发绿色环保型水处理药剂，有效发挥水处理药剂的作用。

1.2 污水排放标准的提高

当前，我国水体富营养化现象整体比较严重。为了解决水污染问题，国家先后出台了一些列废水排放标准和政策，环境保护要求明显提高。例如，太湖、巢湖等地是重点污染防治流域，当地城镇污水排放前必须脱氮除磷，达到国家相关标准。国家污水排放标准的提高，不仅有效控制了水污染的蔓延，也为水处理药剂指明了研究方向，为水处理药剂的发展带来了新契机。

1.3 治污科技发展的支撑

水处理药剂的发展离不开技术支持。随着我国水污染问题和用水安全问题的加剧，国家加大了治污科技投入，水环境质量管理、水污染治理等方面已经取得丰硕的研究成果。当前，我国水环境的管理目标逐渐从总量控制朝水质提升方向转变，最终建立全面的治污技术与管理体系。这不仅为我国水处理药剂的发展提供了强有力的理论支撑与技术支持，也为我国水处理药剂的发展指明了方向。

2 水处理药剂的应用现状

2.1 缓蚀剂

缓蚀剂是一种常用的水处理药剂，它包括微生物缓蚀剂、天然型缓蚀剂、钨系缓蚀剂等。环保型缓蚀剂可以防止金属腐蚀，具有经济、通用的优势。1860年，英国研发出第一种缓蚀剂。发展至今，缓蚀剂经历了从无机共聚物到有机共聚物、从单一使用到复配使用的历程。当前，环保型缓蚀剂已广泛应用于各个行业。为了保护生态环境，人们积极开展环保型缓蚀剂研究，先后开发出松香胺类RA缓蚀剂、松香胺咪唑啉等缓蚀剂，其具有较好的缓蚀作用。

2.2 阻垢剂

阻垢剂主要是通过对水中微晶体进行吸附、分散，对金属离子进行螯合，有效阻止水中盐类物质发生沉淀。当前，环保型阻垢剂主要包括有机磷酸阻垢剂、马来酸酐阻垢剂、聚天冬氨酸阻垢剂等。随着水污染治理的推进，人们对环保型阻垢剂提出更高的要求，阻垢剂的发展呈现两个特点。一是阻垢药剂复合化。复合型阻垢药剂可以弥补单一药剂在结构上的缺陷，既能降低药剂使用量，又能增强药剂性能。二是单一药剂的无磷化、可降解。近年来，人们遵循环境保护理念，积极开发环保型阻垢剂。

2.3 杀菌剂

在水处理过程中，杀菌剂可以抑制、破坏性水中微生物的生长，防止微生物发生粘泥现象而影响整个水处理系统的运行。通常，环保型杀菌剂主要包括二氧化氯、异噻唑啉酮、季铵盐、溴类杀菌剂等。当前，水处理类杀菌剂具有三个显著特点。一是低氯化。低氯可以减少饮用水的残留氯量，降低其对人体的伤害。二是性能高效。例如，油田采用的二溴海因杀菌剂，对SRB有害菌的杀灭率能达到100%。三是低突变与高复合。例如，作为复合型杀菌药剂，二溴次氮基丙酰胺药效稳定，能够稳定高效地抑制水中微生物的生长。

2.4 环保型絮凝剂

当前，常用的絮凝剂主要有四种类型。一是无机高分子絮凝剂，如聚合硫酸铁、聚合氯化铝等。二是有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺、聚合季铵盐等。三是微生物絮凝剂。四是复合型絮凝剂。研究表明，A3菌产絮凝剂对靛蓝废水的脱色率可以达到80%，PAC+PDADMAC复合絮凝剂对水库中水的浊度去除率可达93%、对色度的去除率可达90%、对TOC（总有机碳）的去除率可达71%。

3 水处理药剂的发展方向

结合现实需求进行创新是水处理药剂实现可持续发展的根本。目前，市场上已有很多种水处理药剂，为我国水环境治理做出了突出贡献。但是，人们仍要积极开发新型水处理药剂，使其朝低磷或无磷、无毒害、可降解、低成本的方向发展[1]。

3.1 有机复合高分子絮凝剂

近代混凝理论包括压缩双电层、黏结架桥、卷扫絮凝和吸附电中和等机理，这四种机理为絮凝剂的发展奠定了理论基础。近年来，有机高分子絮凝剂研究不断推进，吸附架桥、吸附电中和等机理研究已较为成熟，聚电解质络合絮凝机理与吸附胶束絮凝理论研究取得显著成果，这为有机高分子絮凝剂的研制提供了更多的思路。经过科研人员的不断努力，有机高分子絮凝剂和复合型絮凝剂相继问世，水处理药剂研制技术取得了突破性进展。

3.2 绿色水处理药剂

随着社会经济的发展，人们的环境保护意识逐渐增强，逐渐认识到水污染的危害。环保、绿色成为人们关注的焦点，因而研制绿色水处理药剂刻不容缓。绿色水处理药剂是指制造过程清洁环保，使用时不会对人体造成伤害，不会产生环境污染，并且可降解的水处理药剂[2]。当前，绿色水处理药剂主要有两类。一类是天然高分子类型，如木质素、丹宁、淀粉等；一类是人工合成型，如聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸等。未来，绿色、环保将是水处理药剂发展的方向。

3.3 多元复合型水处理药剂

多元复合型水处理药剂是指同一剂药同时拥有多种功效，它是水处理药剂的重要发展方向。例如，聚硅酸与铝盐复合絮凝剂就是一种新型的多元复合型水处理药剂，它是聚硅酸与铝盐的复合产物，不仅具有电中和的功能，还有吸附架桥的作用，该药剂成本较低，污水处理效果显著，其絮凝能力强于单一型水处理药剂。多元复合型水处理药剂能够发挥多种药剂优势，达到快速高效去除废水中污染物的目的。

3.4 采用新型材料的水处理药剂

随着科学技术的发展，新型材料也应用到水处理药剂中。例如，纳米材料具有良好的尺寸效应、表面效应，人们可以将其应用于水处理药剂研制中，提升污水处理效果。当前，纳米TiO2光催化降解毒害有机物的研究已经取得重大进展。此外，无毒害的微生物也被应用于絮凝剂的研制中，其本身的机能蛋白质或机能多糖物质具有较好的生物降解特性。与传统絮凝剂相比，微生物絮凝剂在使用过程中产生的沉淀物更少，并且易降解、无毒害。未来，水处理药剂的研究将涉及更多高性能的新型材料，从而提高药剂处理效率和生活用水质量，保护生态环境。