絮凝剂在污水处理行业的应用

于丽明

（青岛市海泊河污水处理厂，山东青岛 266021)

絮凝是在絮凝剂的离解和水解产物作用下，使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳并凝聚为具有可分离性的絮凝体的过程。不同的絮凝剂在污水处理中的作用机理不尽相同，主要作用机理有压缩双电层、电性中和、吸附桥联、和网罗卷带四种。本文将对不同种类的絮凝剂在污水处理中的应用展开探讨。

1 絮凝剂在污水处理中的应用现状

目前，絮凝剂主要应用在污水处理过程中的一级处理、深度处理和污泥脱水方面，分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂。

1.1 无机絮凝剂

无机絮凝剂可分为无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。无机低分子絮凝剂主要有硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁，优点是经济，用法简单；缺点是使用量大、絮凝效果差，腐蚀性强。无机高分子絮凝剂具有沉降速度快、用量少、效果好、使用范围广等优点，比有机高分子絮凝剂价格低廉，已成功应用在给水、工业废水及城市污水的处理，逐渐成为主流絮凝剂。根据所带电荷的性质，无机高分子絮凝剂可分为阳离子型和阴离子型两大类，其中阳离子型主要包括聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝、聚磷氯化铝、聚磷硫酸铁，阴离子型主要有聚合硅酸等，但在絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂不如有机高分子絮凝剂，它的分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力比有机絮凝剂差很多，而且还存在对水解反应不稳定的问题，正是因为存在这些缺陷使得它通常与有机高分子絮凝剂配合使用。所以当前研究开发正在向各种复合型无机高分子絮凝剂发展。

1.2 有机高分子絮凝剂

有机高分子絮凝剂的相对分子量从几百万至上千万不等，它含有带电的官能团或中性的官能团，溶于水具有电解质的行为。按照来源可分为天然有机高分子絮凝剂（如淀粉、纤维素、多糖类和蛋白质）和合成有机高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺及其衍生物）。

1.3 微生物絮凝剂

微生物絮凝剂是利用生物技术，通过微生物的发酵、提取和精制而成的。微生物絮凝剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能性蛋白质和机能性多糖类物质，其絮凝性主要由位于染色体上和染色体外的絮凝遗传基因决定。微生物絮凝剂可广泛应用于畜产废水、粪尿废水、膨胀污泥的处理以及砖厂废水和燃料纸张废水处理，具有广泛的应用前景。

2 絮凝剂在污水处理中的应用

1）城镇污水处理厂在一级处理过程中投加絮凝剂的目的是去除生化系统入流污水中的悬浮物和胶体，降低生化系统污泥负荷，一般是无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂配合使用才能达到良好的效果。污水一级处理过程仅对悬浮态和部分胶体态的污染物有所去除，其出水中有机物、氮、磷浓度仍普遍较高，达不到水质排放要求。由于基建投资费用昂贵，普及二级处理设施的过程在短时间内很难实现，且限于运行费用较高，已建设运营的二级污水处理厂的利用效率也不高。通过投加絮凝剂，强化一级处理工艺可以显著提高有机物和磷的去除效果，在相同基建投资和运行费用条件下，强化一级工艺对污染物总量的去除约为二级处理工艺的 3～4 倍。目前，强化一级处理工艺的研究和应用主要有以下三种：化学强化一级工艺、生物强化一级工艺和化学生物絮凝工艺，其中，化学强化一级工艺和生物强化一级工艺的研究和应用相对比较成熟，化学生物絮凝工艺是国内研发的一种化学与生物深度集成的强化一级处理新工艺。化学絮凝的原理如图1所示。

图1 化学絮凝原理图

2）絮凝剂在污水深度处理中的作用主要是进一步降低污水中的悬浮物、COD、N、P等，保证污水的达标排放或者回用要求。所用絮凝剂根据混凝实验确定单用无机絮凝剂或者有机与无机絮凝剂配合使用。

3）有机高分子絮凝剂主要用于污泥脱水。污泥经浓缩或消化后，仍有95%～97%的含水率，必须进一步去除表面附着水和毛细管结合水。城市污水厂有机污泥一般使用阳离子絮凝剂，使用浓度为0.1%～0.5%，具体应根据污泥性质、污泥脱水设备通过实验确定絮凝剂的种类和用量。

4）高分子复合絮凝剂是在聚硅酸和无机铁铝盐的基础上发展起来的复合物，它同时具有电中和作用和架桥吸附作用。该类絮凝剂絮凝效果好，生成的矾花大，沉淀速度快。处理低温低浊度水有较好的效果，处理后水中的铁和铝的残留量明显降低，克服了PAC低温絮凝性差及铁盐处理后引起色度偏高的缺点。

3 污泥高分子絮凝剂的选择

3.1 城市污水处理厂的污泥性质

污泥是在水处理生化过程中，由微生物新陈代谢产生的有机残体、菌体、颗粒物、胶体、重金属等物质组成的复杂非均质体。污泥是特殊的絮体结构，含水率很高，具有高度亲水性，未经脱水处理的原始污泥含水率一般在 96%～99.8%，由此造成污泥体积很大，污泥沉淀性和脱水性很差。

3.2 污泥脱水设备对絮凝剂选择的影响

当前城市污水处理厂根据处理工艺的不同，污泥脱水设备也不尽相同。由于脱水设备是进行污泥脱水的根本，故絮凝剂的选择首先应根据脱水设备的种类。不同污泥脱水设备对絮凝剂的要求也各有区别。一般来说，带式压滤机一般选用中相对分子量、中高阳离子度的絮凝剂；离心机一般选用高相对分子量、中低阳离子度和适度交联的絮凝剂。叠螺机作为目前使用较广泛的脱水设备，一般选用阳离子型聚丙烯酰胺（PAM），分子量15×106左右，离子度 40 左右。

3.3 投加量对絮凝剂选择的影响

投加量也是污泥脱水絮凝剂选择的重要因素。其中以有机高分子絮凝剂为例，其分子量大，絮凝作用好，形成的团絮结构疏松。投加量太少，污泥絮团裹着的水难以脱离，不能提高污泥的脱水性能；加量太多，脱水效果不升反降，同时还会造成脱水设备的负担，增加脱水后的污泥总量，提高了污泥处理成本。在实际操作过程中，絮凝剂投加过多还会造成污泥黏度增加，增强与滤布的粘连，难以从滤布上剥落，造成操作问题。

4 结语

絮凝剂在污水处理行业有着十分重要的地位，科学合理的药耗对污水厂的运营效益具有良好的实践意义，本文就以上药剂进行了研究，以期促进行业的应用。