廢水處理藥劑種類

為了使廢水處理后達標排放或進行回用，在處理過程需要使用多種化學藥劑。根據用途的不同，可以將這些藥劑分成以下幾類：

一、絮凝劑

絮凝劑：有時又稱為混凝劑，可作為強化固液分離的手段，用于初沉池、二沉池、浮選池及三級處理或深度處理等工藝環節。

 1   絮凝劑的作用

絮凝劑在污水處理領域作為強化固液分離的手段，可用于強化污水的初次沉淀、浮選處理及活性污泥法之后的二次沉淀，還可用于污水三級處理或深度處理。當用于剩余污泥脫水前的調理時，絮凝劑和助凝劑就變成了污泥調理劑或脫水劑。

在應用傳統的絮凝劑時，可以使用投加助凝劑的方法來加強絮凝效果。例如把活化硅酸作為硫酸亞鐵、硫酸鋁等無機絮凝劑的助凝劑并分前后順序投加，可以取得很好的絮凝作用。因此，通俗地講，無機高分子絮凝劑IPF其實就是把助凝劑與絮凝劑結合在一起制備然后合并投加來簡化用戶的操作。

混凝處理通常置于固液分離設施前，與分離設施組合起來、有效地去除原水中的粒度為1nm～100μm的懸浮物和膠體物質，降低出水濁度和CODCr，可用在污水處理流程的預處理、深度處理，也可用于剩余污泥處理。混凝處理還可有效地去除水中的微生物、病原菌，并可去除污水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些污染物，利用混凝沉淀處理污水中含有的磷時去除率可高達90～95%，是最便宜而又高效的除磷方法。

 2   絮凝劑的作用機理

水中膠體顆粒微小、表面水化和帶電使其具有穩定性，絮凝劑投加到水中后水解成帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。

采用投藥后快速攪拌的方式，促進水中膠體雜質顆粒與絮凝劑水解成的膠團的碰撞機會和次數。水中的雜質顆粒在絮凝劑的作用下首先失去穩定性，然后相互凝聚成尺寸較大的顆粒，再在分離設施中沉淀下去或漂浮上來。

攪拌產生的速度梯度G和攪拌時間T的乘積GT可以間接表示在整個反應時間內顆粒碰撞的總次數，通過改變GT值可以控制混凝反應效果。一般控制GT值在104～105之間，考慮到雜質顆粒濃度對碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混凝效果的控制參數，其中C表示污水中雜質顆粒的質量濃度，而且建議GTC值在100左右。

促使絮凝劑迅速向水中擴散，并與全部廢水混合均勻的過程就是混合。水中的雜質顆粒與絮凝劑作用，通過壓縮雙電層和電中和等機理，失去或降低穩定性，生成微絮粒的過程稱為凝聚。凝聚生成微絮粒在架橋物質和水流的攪動下，通過吸附架橋和沉淀物網捕等機理成長為大絮體的過程稱為絮凝。混合、凝聚和絮凝合起來稱為混凝，混合過程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反應池中進行。

 3   絮凝劑的種類

絮凝劑是能夠降低或消除水中分散微粒的沉淀穩定性和聚合穩定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集體而除去的一類物質。按照化學成分，絮凝劑可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑以及微生物絮凝劑三大類。

無機絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。

有機絮凝劑按照聚合單體帶電集團的電荷性質，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型等幾種，按其來源又可分為人工合成和天然高分子絮凝劑兩大類。

在實際應用中，往往根據無機絮凝劑和有機絮凝劑性質的不同，把它們加以復合，制成無機有機復合型絮凝劑。微生物絮凝劑則是現代生物學與水處理技術相結合的產物，是當前絮凝劑研究發展和應用的一個重要方向。

 4   無機絮凝劑的種類

 

傳統應用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽，鋁鹽主要有硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃?18H₂O)、明礬(Al₂(SO₄)₃?K₂SO₄?24H₂O)、鋁酸鈉(NaAlO₃)，鐵鹽主要有三氯化鐵(FeCl₃?6H₂0)、硫酸亞鐵(FeSO₄?6H₂0)和硫酸鐵(Fe₂(SO₄)₃?2H₂0)。

一般來講，無機絮凝劑具有原料易得，制備簡便、價格便宜、處理效果適中等特點，因而在水處理中應用較多。

 5   絮凝劑硫酸鋁的特點

 

自19世紀末美國最先將硫酸鋁用于給水處理并取得專利以來，硫酸鋁就以卓越的凝聚沉降性能而被廣泛應用。硫酸鋁是目前世界上使用最多的絮凝劑，全世界年產硫酸鋁約500萬噸，其中將近一半用于水處理領域。

市售硫酸鋁有固、液兩種形態，固態的又按其中不溶物的含量分為精制和粗制兩種，我國民間常用于飲用水凈化的固態產品明礬，就是硫酸鋁與硫酸鉀的復鹽，但在工業水及廢水處理中應用不多。

硫酸鋁適用的pH值范圍與原水的硬度有關，處理軟水時，適宜pH值為5～6.6，處理中硬水時，適宜pH值為6.6～7.2，處理高硬水，適宜pH值為7.2～7.8。硫酸鋁適用的水溫范圍是20℃～40℃，低于10℃時混凝效果很差。硫酸鋁的腐蝕性較小、使用方便，但水解反應慢，需要消耗一定的堿量。

 6   絮凝劑三氯化鐵的特點

 

三氯化鐵是另一種常用的無機低分子凝聚劑，產品有固體的黑褐色結晶體，也有較高濃度的液體。其具有易溶于水，礬花大而重，沉淀性能好，對溫度、水質及pH的適應范圍寬等優點。

三氯化鐵的適用pH值范圍是9～11，形成的絮體密度大，容易沉淀，低溫或高濁度時效果仍很好。固體三氯化鐵具有強烈的吸水性，腐蝕性較強，易腐蝕設備，對溶解和投加設備的防腐要求較高，具有刺激性氣味，操作條件較差。

三氯化鐵的作用機理是利用三價鐵離子逐級水解生成的各種羥基鐵離子來實現對水中雜質顆粒的絮凝，而羥基鐵離子的形成需要利用水中大量的羥基，因此使用過程中會消耗大量的堿，當原水堿度不夠時，需要補充石灰等堿源。

硫酸亞鐵俗稱綠礬，形成絮凝體快而穩定，沉淀時間短，適用于堿度高、濁度大的情況，但色度不易除凈，腐蝕性也較強。

 7   無機高分子絮凝劑

 

無機高分子絮凝劑（IPF）是從60年代起發展起來的新型絮凝劑，目前，IPF的生產和應用在全世界都取得了迅速進展。

鋁、鐵和硅類的無機高分子絮凝劑實際上分別是它們由水解、溶膠到沉淀過程的中間產物，即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物。鋁和鐵是陽離子型荷正電，硅是陰離子型荷負電，它們在水溶態的單元分子量約為數百到數千，可以相互結合成為具有分形結構的集聚體。

它們的凝聚—絮凝過程是對水中顆粒物的電中和與粘附架橋兩種作用的綜合體現。水中懸浮顆粒的粒度在納米到微米級，大多帶負電荷，因此絮凝劑及其形態的電荷正負、電性強弱和分子量、聚集體的粒度大小是決定其絮凝效果的主要因素。目前無機高分子絮凝劑的種類已有幾十種(主要品種見表8--1)，產量也達到絮凝劑總產量的30%～60%，其中廣泛使用的為聚合氯化鋁。

 8   無機高分子絮凝劑特點

 

Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物都會進一步結合為聚集體，在一定條件下保持在水溶液中，其粒度大致在納米級范圍，以此發揮凝聚—絮凝作用會得到低投加量高效果的結果。

若比較它們的反應聚合速度，由Al→Fe→Si是趨于強烈的，同時由羥基橋聯轉為氧基橋聯的趨勢也按此順序。因此，鋁聚合物的反應較緩和，形態較穩定，鐵的水解聚合物則反應迅速，容易失去穩定而發生沉淀，硅聚合物則更趨于生成溶膠及凝膠顆粒。

IPF的優點反映在它比傳統絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的效能更優異，而比有機高分子絮凝劑（OPF）價格低廉。現在它成功地應用在給水、工業廢水以及城市污水的各種處理流程，包括預處理、中間處理和深度處理中，逐漸成為主流絮凝劑。但是，在形態、聚合度及相應的凝聚—絮凝效果方面，無機高分子絮凝劑仍處于傳統金屬鹽絮凝劑與有機高分子絮凝劑之間的位置。

其分子量和粒度大小以及絮凝架橋能力仍比有機絮凝劑差很多，而且還存在對進一步水解反應的不穩定性問題。IPF的這些弱點促進了各種復合型無機高分子絮凝劑的研究和開發。

 9   PAC的特點

 

聚合氯化鋁(PAC)，又稱堿式氯化鋁，化學式為Al_n(OH)_mCl_3n-m。PAC是一種多價電解質，能顯著地降低水中粘土類雜質(多帶負電荷)的膠體電荷。由于相對分子質量大，吸附能力強，形成的絮凝體較大，絮凝沉淀性能優于其他絮凝劑。

PAC聚合度較高，投加后快速攪拌，可以大大縮短絮凝體形成時間。PAC受水溫影響較小，低水溫時使用效果也很好。它對水的pH值降低較少，適用的pH范圍寬(可在pH=5～9范圍內使用)，故可不投加堿劑。PAC的投加量少，產泥量也少，且使用、管理、操作都較方便，對設備、管道等腐蝕性也小。因此，PAC在水處理領域有逐步替代硫酸鋁的趨勢，其缺點是價格較高。

另外，從溶液化學的角度看，PAC是鋁鹽水解—聚合—沉淀反應過程的動力學中間產物，熱力學上是不穩定的，一般液體PAC產品均應在半年內使用。添加某些無機鹽（如CaCl₂、MnCl₂等）或高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等）可提高PAC的穩定性，同時可增加凝聚能力。

從生產工藝講，在PAC的制造過程中引入一種或幾種不同的陰離子（如SO₄^2-、PO₄^3-等），利用增聚作用可以在一定程度上改變聚合物的結構和形態分布，進而提高PAC的穩定性和功效；如果在PAC的制造過程中引入其它陽離子組分，如Fe³⁺，使Al³⁺和Fe³⁺交錯水解聚合，可制得復合絮凝劑聚合鋁鐵。

三氧化二鋁含量是聚合氯化鋁有效成分的衡量指標，一般而言，絮凝劑產品密度越大，三氧化二鋁含量越高。一般來說，堿化度越高的聚合氯化鋁吸附架橋能力越好，但因接近[Al(OH)₃]_n而易產生沉淀，因此穩定性也較差。

 10   PAC的堿化度

 

由于聚合氯化鋁可以看作是AlCl₃逐步水解轉化為Al(OH)₃過程中的中間產物，也就是Cl^-逐步被羥基OH^-取代的各種產物。聚合氯化鋁的某種形態中羥基化程度就是堿化度，堿化度是聚合氯化鋁中羥基當量與鋁的當量之比。

實踐表明，堿化度是聚合氯化鋁的最重要指標之一，聚合氯化鋁的聚合度、電荷量、混凝效果、成品的pH值、使用時的稀釋率和儲存的穩定性等都與堿化度有密切關系。常用聚合氯化鋁的堿化度多為50%～80%。

 11   復合絮凝劑特點和注意事項

 

復合絮凝劑有各種成分，其主要原料是鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽。從制造工藝方面講，它們可以預先分別羥基化聚合再加以混合，也可以先混合再加以羥基化聚合，但最終總是要形成羥基化的更高聚合度的無機高分子形態，才能達到優異的絮凝效果。

復合劑中每種組分在總體結構和凝聚—絮凝過程中都會發揮一定作用，但在不同的方面，可能有正效應，也可能有負效應。

IPF產品通常要綜合考慮穩定性、電中和能力和吸附架橋能力三種因素。聚合鋁、聚合鐵類絮凝劑的弱點是分子量和粒度尚不夠高而聚集體的粘附架橋能力不夠強，因而需要加入粒度較大的硅聚合物來增強絮凝性能。但加入陰離子型的硅聚合物后，總體電荷會有所降低，從而減弱了電中和能力。

因此，目前的復合絮凝劑即使制造質量優良，與聚合鋁相比，其效果只能提高10～30%。作為使用IPF的廢水處理技術人員，必須了解不同種類復合絮凝劑的特性、適應性、優點及不足是同樣重要的。在選用最合適的絮凝劑和投加工藝操作程序時，只有根據廢水水質特點，仔細分析和判斷，才能獲得最佳的處理效果。

 12   合成有機高分子絮凝劑

 

人工合成有機高分子絮凝劑多為聚丙烯、聚乙烯物質，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺等。這些絮凝劑都是水溶性的線型高分子物質，每個大分子由許多包含帶電基團的重復單元組成，因而也稱為聚電解質。包含帶正電基團的為陽離子型聚電解質，包含帶負電基團的為陰離子型聚電解質，既包含帶正電基團又包含帶負電基團，稱之為非離子型聚電解質。

目前使用較多的高分子絮凝劑是陰離子型，它們對水中負電膠體雜質只能發揮助凝作用。往往不能單獨使用，而是配合鋁鹽、鐵鹽使用。陽離子型絮凝劑能同時發揮凝聚和絮凝作用而單獨使用，故得到較快發展。

我國當前使用較多的是聚丙烯酰胺類非離子型高聚物，常與鐵、鋁鹽合用。利用鐵、鋁鹽對膠體微粒的電性中和作用和高分子絮凝劑優異的絮凝功能，從而得到滿意的處理效果。聚丙烯酰胺在使用中具有投量少，凝聚速度快，絮凝體粒大強韌的特點。我國目前生產的人工合成有機高分子絮凝劑中80%是這種產品。

 13   聚丙烯酰胺類絮凝劑

 

聚丙烯酰胺PAM是一種目前應用最廣泛的人工合成有機高分子絮凝劑，有時也被用作助凝劑。聚丙烯酰胺的生產原料是聚丙烯腈{CH₂-CHCN}_n，在一定條件下，丙烯腈水解生成丙烯酰胺，丙烯酰胺再通過懸浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺屬于水溶性樹脂，產品有粒狀固體和一定濃度的粘稠水溶液兩種。

聚丙烯酰胺在水的實際存在形態是無規線團，由于無規線團具有一定的粒徑尺寸，其表面又有一些酰胺基團，因此能夠起到相應的架橋和吸附能力，即具有一定的絮凝能力。

但由于聚丙烯酰胺長鏈卷曲成線團，使其架橋范圍較小，兩個酰胺基締結后，相當于作用相互抵消而喪失兩個吸附位，再加上部分酰胺基卷藏在線團結構的內部，不能與水中的雜質顆粒相接觸和吸附，所以其擁有的吸附能力不能充分發揮。

為了使締結在一起的酰胺基再次分開、內藏的酰胺基也能暴露在外表，人們設法將無規線團適當延伸展開，甚至設法在長分子鏈上增加一些帶有陽離子或陰離子的基團，同時提高吸附架橋能力和電中和壓縮雙電層的作用。這樣一來，在PAM的基礎上又衍生出一系列性質各異的聚丙烯酰胺類絮凝劑或助凝劑。

比如說在聚丙烯酰胺溶液中加堿，使部分鏈節上的酰胺基轉化為羧酸鈉，而羧酸鈉在水中容易離解出鈉離子，使COO-基保留在支鏈上，因此生成部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺。

陰離子型聚丙烯酰胺分子結構上的COO-基使分子鏈帶有負電荷，彼此相斥將原來締結在一起的酰胺基拉開，促使分子鏈由線團狀逐漸伸展成長鏈狀，從而使架橋范圍擴大、提高絮凝能力，作為助凝劑其優勢表現得更為出色。

陰離子型聚丙烯酰胺的使用效果與其“水解度”有關，“水解度”過小會導致混凝或助凝效果較差，“水解度”過大會增加制作成本。

 14   陰離子型聚丙烯酰胺

 

陰離子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解時PAM分子中酰胺基轉化成羧基的百分比，但由于羧基數測定很困難，實際應用中常用“水解比”即水解時氫氧化鈉用量與PAM用量的重量比來衡量。

水解比過大，加堿費用較高，水解比過小，又會使反應不足、陰離子型聚丙烯酰胺的混凝或助凝效果較差。一般將水解比控制在20%左右，水解時間控制在2～4h。

 15   影響絮凝劑使用的因素

 

（1）水的pH值

水的pH值對無機絮凝劑的使用效果影響很大，pH值的大小關系到選用絮凝劑的種類、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-參與絮凝劑的水解反應，因此，pH值強烈影響絮凝劑的水解速度、水解產物的存在形態和性能。

以通過生成Al(OH)₃帶電膠體實現混凝作用的鋁鹽為例，當pH值<4時，Al³⁺不能大量水解成Al(OH)₃，主要以Al³⁺離子的形式存在，混凝效果極差。pH值在6.5～7.5之間時，Al³⁺水解聚合成聚合度很大的Al(OH)₃中性膠體，混凝效果較好。pH值﹥8后，Al³⁺水解成AlO^2-，混凝效果又變得很差。

水的堿度對pH值有緩沖作用，當堿度不夠時，應添加石灰等藥劑予以補充。當水的pH值偏高時，則需要加酸調整pH值到中性。相比之下，高分子絮凝劑受pH值的影響較小。

（2）水溫

水溫影響絮凝劑的水解速度和礬花形成的速度及結構。混凝的水解多是吸熱反應，水溫較低時，水解速度慢且不完全。

低溫情況下，水的粘度大，布朗運動減弱，絮凝劑膠體顆粒與水中雜質顆粒的碰撞次數減少，同時水的剪切力增大，阻礙混凝絮體的相互粘合；因此，盡管增加了絮凝劑的投加量，絮體的形成還是很緩慢，而且結構松散、顆粒細小，難以去除。

低溫對高分子絮凝劑的影響較小。但要注意的是，使用有機高分子絮凝劑時，水溫不能過高，高溫容易使有機高分子絮凝劑老化甚至分解生成不溶性物質，從而降低混凝效果。

（3）水中雜質成分

水中雜質顆粒大小參差不齊對混凝有利，細小而均勻會導致混凝效果很差。雜質顆粒濃度過低往往對混凝不利，此時回流沉淀物或投加助凝劑可提高混凝效果。水中雜質顆粒含有大量有機物時，混凝效果會變差，需要增加投藥量或投加氧化劑等起助凝作用的藥劑。水中的鈣鎂離子、硫化物、磷化物一般對混凝有利，而某些陰離子、表面活性物質對混凝有不利影響。

（4）絮凝劑種類

絮凝劑的選擇主要取決于水中膠體和懸浮物的性質及濃度。如果水中污染物主要呈膠體狀態，則應首選無機絮凝劑使其脫穩凝聚，如果絮體細小，則需要投加高分子絮凝劑或配合使用活化硅膠等助凝劑。

很多情況下，將無機絮凝劑與高分子絮凝劑聯合使用，可明顯提高混凝效果，擴大應用范圍。對于高分子而言，鏈狀分子上所帶電荷量越大，電荷密度越高，鏈越能充分伸展，吸附架橋的作用范圍也就越大，混凝效果會越好。

（5）絮凝劑投加量

使用混凝法處理任何廢水，都存在最佳絮凝劑和最佳投藥量，通常都要通過試驗確定，投加量過大可能造成膠體的再穩定。一般普通鐵鹽、鋁鹽的投加范圍是10～100mg/L，聚合鹽為普通鹽投加量的1/2～1/3，有機高分子絮凝劑的投加范圍是1～5mg/L。

（6）絮凝劑投加順序

當使用多種絮凝劑時，需要通過試驗確定最佳投加順序。一般來說，當無機絮凝劑與有機絮凝劑并用時，應先投加無機絮凝劑，再投加有機絮凝劑。

而處理雜質顆粒尺寸在50μm以上時，常先投加有機絮凝劑吸附架橋，再投加無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體脫穩。

（7）水力條件

在混合階段，要求絮凝劑與水迅速均勻地混合，而到了反應階段，既要創造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會，又要防止已生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度要逐步減小，反應時間要足夠長。

 16   天然有機高分子絮凝劑

 

天然有機高分子絮凝劑在水處理中應用具有悠久的歷史，直到今天，天然高分子化合物仍是一類重要的絮凝劑，只是使用量遠低于人工合成高分子絮凝劑，原因是天然高分子絮凝劑電荷密度較小，分子量較低，且易發生生物降解而失去絮凝活性。

與人工合成的絮凝劑相比，天然有機高分子絮凝劑的毒性小，提取工藝簡單，無論是化學成分還是生產工藝，都能很好地與自然和諧一致，因此研究、利用這些自然資源用作水處理藥劑成為當前的熱點，這與全球重視合理利用資源，保護和改善環境的形勢密不可分。

目前天然高分子絮凝劑的種類很多，按照其主要天然成分(包括改性所用的基質成分)，可以分為：殼聚糖類絮凝劑、改性淀粉絮凝劑、改性纖維素絮凝劑、木質素類絮凝劑、樹膠類絮凝劑、褐藻膠絮凝劑、動物膠和明膠絮凝劑等。

這些天然高分子多數具有多糖結構，其中淀粉主鏈中僅含有一種單糖結構，屬于同多糖；殼聚糖、樹膠、褐藻膠等含有多種單糖結構，屬于雜多糖；木質素是一種特殊的芳香型天然高聚物；動物膠和明膠屬于蛋白質類物質。

 17   高分子有機絮凝劑注意事項

 

有機高分子絮凝劑屬于線團結構的長鏈大分子，在水中必然經歷一個溶漲過程，固體產品或高濃度液體產品在使用之前必須配制成水溶液再投加到待處理水中。

配制水溶液的溶藥池必須安裝機械攪拌設備，溶藥連續攪拌時間要控制在30min以上。水溶液的濃度一般為0.1%左右，再高，溶液的粘度增大，投加困難，再低，需要的溶液池體積又會過大。溶藥使用的水中應盡量避免含有大量的懸浮物，以避免有機高分子絮凝劑與這些懸浮物進行絮凝反應形成礬花，影響投加后的使用效果。

對固體有機高分子絮凝劑進行溶解時，固體顆粒的投加點一定要在水流紊動最強烈的地方，同時一定要以最小投加量向溶藥池中緩慢投入，使固體顆粒分散進入水中，以防固體投加量太快在水中分散不及而相互粘結形成團塊，團塊的結構是內部有固體顆粒、外部包圍部分水解物，這樣的團塊一旦形成，往往要花費很長時間才能再均勻地溶入水中，在連續溶藥池中甚至可以存在長達數天。

固體顆粒的投加點一定要遠離機械攪拌器的攪拌軸，因為攪拌軸通常是溶藥池中水流紊動性最差的地方，溶解不充分的有機高分子絮凝劑經常會附著在軸上，日益積累，有時可以形成相當大的粘團，如果不及時認真地予以清理，粘團會越變越大，影響范圍也就越來越大。

作為助凝劑時，一般要先在處理水中投加無機絮凝劑進行壓縮雙電層脫穩后，再投加有機高分子絮凝劑實現架橋作用。在無機絮凝劑投加充足的條件下，有機高分子絮凝劑的助凝效果不會因投加量的差異而有較大差別。因此，作為助凝劑時，有機高分子絮凝劑的投加量一般為0.1mg/L。

固體有機高分子絮凝劑容易吸水潮解成塊，必須使用防水包裝，保存地點也必須干燥，避免露天存放。

 18   微生物絮凝劑的種類

 

微生物絮凝劑與傳統無機或有機絮凝劑有顯著不同，它們或是直接利用微生物細胞，或是利用微生物細胞壁提取物、代謝產物等。

前者是微生物絮凝劑研究的主要方面，至今發現的具有絮凝性能微生物有17種以上，包括霉菌、細菌、放線菌和酵母，后者與有機絮凝劑為同類物質。微生物絮凝劑具有傳統無機或有機絮凝劑所不能比擬的許多優點，如不產生二次污染、生產成本低等。

微生物絮凝劑的絮凝性能受諸多因素影響，內在因素包括絮凝基因的遺傳和表達，外在因素則有微生物培養基的組成、細胞表面疏水性的變化、環境中二價金屬離子的存在等。

目前，國外已有性能良好的微生物絮凝劑商品，如日本生產的NOC--1。微生物絮凝劑從研究到生產的關鍵問題是發展成熟的微生物育種技術，同時努力降低生產成本。我國的微生物絮凝劑研制正朝著這一方向邁進，但是離工業化生產還有一定距離。

 19   絮凝劑的種類和投加劑量

 

絮凝劑的選擇和用量應根據相似條件下的水廠運行經驗或原水混凝沉淀試驗結果，結合當地藥劑供應情況，通過技術經濟比較后確定。選用的原則是價格便宜、易得，凈水效果好，使用方便，生成的絮凝體密實、沉淀快、容易與水分離等。

混凝的目的在于生成較大的絮凝體，由于影響因素較多，一般通過混凝燒杯攪拌試驗來取得相應數據。混凝試驗在燒杯中進行，包括快速攪拌、慢速攪拌和靜止沉降三個步驟。

投入的絮凝劑經過快速攪拌迅速分散并與水樣中的膠粒相接觸，膠粒開始凝聚并產生微絮體；通過慢速攪拌，微絮體進一步互相接觸長成較大的顆粒；停止攪拌后，形成的膠粒聚集體依靠重力自然沉降至燒杯底部。通過對混凝效果的綜合評價，如絮凝體沉降性、上清液濁度、色度、pH值、耗氧量等，確定合適的絮凝劑品種及其最佳用量。

試驗用六聯攪拌機，它有六個可垂直移動的轉軸，其底部位置處帶有攪拌葉片，葉片尺寸6cm×2cm。

轉軸的旋轉速度和旋轉時間可以預先設定，能自動工作。一般試驗按快速攪動2min，n=300r/min；慢速攪動3min，n=60r/min。試驗時在6個1000mL大燒杯中加入1L原水后，分別放在六個轉軸的正下方，將轉軸下移到底；再在連接在一水平轉軸上的6個小玻璃燒杯內，依次加入不同數量的藥液，轉動水平軸，則小管內的藥液同時倒入相應的原水中。然后啟動攪拌器使其自動工作。

攪動自動停止后，將葉片從燒杯中緩慢拉起，靜置20min，用移液管自水面下約10cm處，吸取水樣25ml，用濁度計測量上清液的濁度。以投藥量為橫坐標，上清液的剩余濁度為縱坐標，繪制成曲線將不同絮凝劑的效果進行對比，根據除濁效果和綜合技術經濟多方面因素，選擇確定處理這種廢水的絮凝劑。

燒杯攪拌試驗方法可分單因素試驗和多因素試驗兩種。試驗時要做到所用原水與實際水質完全相同，同時在根據水的pH值、雜質性質等因素考慮確定絮凝劑的種類、投加量、投加順序，而且試驗應該是實際過程的模擬，兩者的水力條件（主要是GT值）必須相同或接近。

二 、助凝劑

助凝劑：輔助絮凝劑發揮作用，加強混凝效果。

 1   助凝劑的作用

 

在廢水的混凝處理中，有時使用單一的絮凝劑不能取得良好的混凝效果，往往需要投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。常用助凝劑有氯、石灰、活化硅酸、骨膠和海藻酸鈉、活性炭和各種粘土等。

有的助凝劑本身不起混凝作用，而是通過調節和改善混凝條件、起到輔助絮凝劑產生混凝效果的作用。有的助凝劑則參與絮體的生成，改善絮凝體的結構，可以使無機絮凝劑產生的細小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。

 2   常用助凝劑的種類

 

助凝劑種類較多，但按它們在混凝過程中所起作用來說大致可分為如下兩類：
（1）調節或改善混凝條件的藥劑

混凝過程應該在一定的pH值范圍內進行，如果原水pH值不能滿足此要求，則應調整原水的pH值，這類助凝劑包括酸和堿。原水pH值較低、堿度不足而使絮凝劑水解困難時，可以投加CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等堿性物質(常用的為石灰)；而PH值較高時，則常用硫酸或CO2來降低原水的pH值。

對溶解性有機物含量較大的廢水，可用Cl2等氧化劑來破壞有機物，提高對溶解性有機物的去除效果。另外亞鐵鹽作絮凝劑時，可用氯氣將亞鐵(Fe2+)氧化成高價鐵(Fe3+)，以提高混凝效果。

以上堿劑、硫酸和CO2、氯氣等本身并不起凝聚作用，只起輔助混凝的作用。
（2）加大礬花粒度、密度和結實性的助凝劑

混凝的結果要求生成粒度大、密度大和結實的礬花，既有利于沉淀，又不易破碎。為獲得此種結果，結合水質的特點，有時必須在水中加入某種物質或藥劑。

如含有不宜沉降的質地較輕雜質的低濁廢水中，加入二氧化硅、活性炭、粘土一類較粗顆粒或回流部分沉淀污泥可起到加重、加大礬花的作用；當采用鋁鹽、鐵鹽作絮凝劑只能產生細小而松散的絮凝體時，可投加聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨膠等高分子助凝劑，利用它們的強烈吸附架橋作用，使細小而松散的絮凝體變得粗大而密實。

 3   絮凝劑、助凝劑的應用

 

廢水處理中投加絮凝劑可加速廢水中固體顆粒物的聚集和沉降，同時也能去除部分溶解性有機物。

這種方法具有投資少，操作簡單，靈活等優點，特別適合于處理水量小，懸浮雜質含量較大的廢水。采用無機絮凝劑時，因為投藥量大，產生的污泥量也大，所以實際應用中主要采用人工合成有機高分子絮凝劑OPF，或采用無機絮凝劑與OPF相結合的方式。

據有關報道，在初級沉淀池，常使用陰離子型已水解的聚丙烯酰胺去除廢水中的懸浮雜質，而使用非離子型聚丙烯酰胺(PAM)時的效果不好。經驗表明，在初級沉淀池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺，可去除進場廢水中50%以上的懸浮粒子及40%以上的BOD5。

在廢水的初級沉淀處理中，將有機高分子聚電解質與無機絮凝劑的混合使用，要比它們各自單獨使用效果更好。由于進場廢水中懸浮粒子的濃度、粒徑分布及種類等隨時會發生變化，就使得絮凝劑的最佳劑量有時難以控制。

這時若過量投加無機絮凝劑，用卷掃機理來沉淀去除懸浮雜質，方法雖然可行，但其缺點也是很突出的，一是作用時間比較長(15～30min)，再是形成的絮體易破碎。如果在投加無機絮凝劑的同時，再加入一定量的有機高分子聚電解質，可使絮凝時間減少到2～5min，而且形成的絮體也比較結實。

在用沉淀法去除水中帶色有機膠體雜質時，可使用雙電解質系統。先用帶有高正電荷的陽離子型聚電解質使這些有機膠體脫穩，然后再用大分子量非離子型或陰離子型聚電解質使已脫穩的有機膠體絮凝成易沉淀的絮體。

二次沉淀池中常使用陽離子型聚電解質作絮凝劑，如聚二甲基已二烯氯化銨或聚氨甲基二甲基已二烯氯化銨等，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陰離子型聚電解質有一部分在進入二次沉淀池后繼續發揮作用，而且二次沉淀池中所添加的聚電解質在污泥回流中能反復得到利用。

另外，混凝處理還可以去除廢水中的磷酸鹽和重金屬離子。長期以來，人們一直采用投加金屬鹽類無機絮凝劑的方法來去除廢水中的部分磷酸鹽。

但實驗證明，在保證磷酸根的去除率沒有降低的前提下，用陽離子聚合物代替無機絮凝劑可以取得同樣的除磷效果，這說明聚合物參與了對陰離子磷酸根的吸附。

例如某廢水處理場在混凝處理工藝中，用12mg/L硫酸鐵和3mg/L高電荷密度的陽離子聚合物，以及0.2mg/L高分子量的陰離子聚合物復合，代替原來23mg/L的硫酸鐵，在磷的去除率不變的情況下，使出水BOD5去除率從30%上升到了55%。

同時，采用混凝處理后，可以使活性污泥階段產生的污泥中無機物成分減少，提高活性污泥的生物降解功能。

廢水處理中使用的過濾、浮選等處理工藝中，通過使用無機絮凝劑和聚電解質助凝劑，可以提高出水水質。結合廢水水質特點，絮凝劑可以單獨使用，也可以多種絮凝劑復合使用或一主一輔復配使用（輔者作為助凝劑）。絮凝劑的選擇可以通過燒杯靜態試驗初步篩選，再在生產裝置上驗證確定。

三、調理劑

調理劑：又稱為脫水劑，用于對脫水前剩余污泥的調理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

 1   常用污泥調理劑的種類

 

調理劑又稱脫水劑，可分為無機調理劑和有機調理劑兩大類。無機調理劑一般適用于污泥的真空過濾和板框過濾，而有機調理劑則適用于污泥的離心脫水和帶式壓濾脫水。

（1）無機調理劑

最有效、最便宜也是最常用的無機調理劑主要有鐵鹽和鋁鹽兩大類。鐵鹽調理劑主要包括氯化鐵（FeCl₃?6H₂O）、硫酸鐵（Fe₂(SO₄)₃?4H₂O）、硫酸亞鐵（FeSO₄?7H₂O）以及聚合硫酸鐵（PFS）（[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m）等，鋁鹽調理劑主要有硫酸鋁（Al₂(SO₄)₃?18H₂O）、三氯化鋁（AlCl₃）、堿式氯化鋁（Al(OH)₂Cl）、聚合氯化鋁（PAC）（[Al₂(OH)_n?Cl_6-n]_m）等。

投加無機調理劑后，可以大大加速污泥的濃縮過程，改善過濾脫水效果。而且鐵鹽和石灰聯用可以進一步提高調理效果。投加無機調理劑的缺點一是用量較大，一般來說，投加量要達到污泥干固體重量的5%～20%，從而導致濾餅體積增大；二是無機調理劑本身具有腐蝕性（尤其是鐵鹽），投加系統要具有防腐性能。

應當注意的是，采用氯化鐵作為調理劑時，會增加對脫水污泥處理設備金屬構件的腐蝕性，因此所配備的脫水污泥處理設備的防腐等級應適當提高。

（2）有機調理劑

有機合成高分子調理劑種類很多，按聚合度可分為低聚合度（分子量約為1千～幾萬）和高聚合度（分子量約為幾十萬～幾百萬）兩種；按離子型分為陽離子型、陰離子型、非離子型、陰陽離子型等。與無機調理劑相比，有機調理劑投加量較少，一般為污泥干固體重量的0.1%～0.5%，而且沒有腐蝕性。

用于污泥調理的有機調理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝劑產品，主要有陽離子型聚丙烯酰胺、陰離子型聚丙烯酰胺和非離子型聚丙烯酰胺三類。

其中陽離子型聚丙烯酰胺能中和污泥顆粒表面的負電荷并在顆粒間產生架橋作用而顯示出較強的凝聚力，調理效果顯著，但費用較高。為降低成本，可以使用較便宜的陰離子型聚丙烯酰胺-石灰聯用法，利用帶有正電荷的Ca(OH)2絮體物將帶負電的絮凝劑和污泥顆粒吸附在一起，形成一種復合的凝聚體系。

 2   如何選擇污泥調理劑？

 

（1）調理劑的品種特點

就常用的鋁鹽和鐵鹽無機調理劑而言，使用鋁鹽時的藥劑投加量較大，所形成的絮體密度較小，調理效果較差，在脫水過程中會堵塞濾布。

因此，在選用無機調理劑時，盡可能采用鐵鹽；當使用鐵鹽會帶來許多問題時，再考慮采用鋁鹽。無機調理劑與有機調理劑相比，藥劑投加量較大，形成的絮體顆粒細小，但絮體強度較高。因此在利用真空過濾機和板框壓濾機使污泥脫水時，可以考慮采用無機調理劑。

與無機調理劑相比，有機調理劑藥劑投加量較小，形成的絮體粗大，但絮體強度較低，比無機調理劑形成的絮體更容易破碎。而且一旦絮體被破壞，不論采用無機調理劑還是有機調理劑，都不易恢復到原來的狀態。

因此在利用離心脫水機和帶式壓濾機使污泥脫水時，可以考慮采用有機調理劑。在采用無機調理劑或有機調理劑中的一種難以達到理想的調理效果時，可以考慮將無機和有機調理劑復配使用，有時能取得更好的調理效果。比如石灰和三氯化鐵聯合使用，不但能起到調節pH值的作用，而且石灰和污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒結構還能增加污泥的孔隙率，促進泥水分離。

（2）污泥性質

不同性質的污泥，選用調理劑的種類和投加量也有很大差異。對有機物含量高的污泥，較為有效的調理劑是陽離子型有機高分子調理劑，而且有機物含量越高，越適宜選用聚合度越高的陽離子型有機高分子調理劑。

而對以無機物為主的污泥，則可以考慮采用陰離子型有機高分子調理劑。污泥性質的不同直接影響調理效果：初沉池污泥較易脫水，而浮渣和剩余活性污泥則較難脫水，混合污泥的脫水性能則介于兩者之間。

為達到一定的調理效果，所需調理劑的數量存在顯著差異。一般來說，越難脫水的污泥其調理用藥劑量越大，污泥顆粒細小，會導致調理劑消耗量的增加，污泥中的有機物含量和堿度高，也會導致調理劑用量的加大。另外，污泥含固率也影響調理劑的投加量，一般污泥含固率越高，調理劑的投加量越大。

（3）溫度

污泥的溫度直接影響著無機鹽類調理劑的水解作用，溫度低時，水解作用會變慢。如果溫度低于10oC，調理效果會明顯變差，可通過適當延長調理時間的方法改善調理效果。

使用有機高分子調理劑時，如果配制藥液的母液或自來水溫度過低或污泥溫度過低，就會由于水的動力粘滯度和高分子調理劑溶液本身的粘度變大而不利于稀釋均勻和調理混合均勻，進而影響污泥調理效果和脫水效果。

因此，冬季氣溫較低時，要重視污泥輸送系統的保溫環節（從污水處理系統排出的污泥溫度一般不低于15℃），盡量減少污泥輸送過程中熱量的損失。在必要的情況下，可以采取對有機高分子調理劑稀釋罐加熱或適當延長混合溶解時間和加大攪拌強度的方法改善溶解條件。

（4）pH值

污泥的pH值決定無機鹽類調理劑的水解產物形態，同一種調理劑對不同pH值的污泥的調理效果也大不相同。鋁鹽的水解反應受pH值的影響很大，其凝聚反應的最佳pH值范圍為5～7。當pH值大于8或小于4時，難以形成絮體，也就是說失去了調理的作用。

而高鐵鹽調理劑受pH值的影響較小，無論污泥呈酸性還是呈堿性，都能形成水解產物Fe(OH)₃絮體，最佳pH值范圍為6～11。亞鐵鹽在pH值為8～10的污泥中，其溶解度較高的水解產物能被氧化成溶解度較低的Fe(OH)₃絮體。

因此選用無機鹽類調理劑時，首先要考慮脫水污泥的具體pH值，如果pH值偏離其凝聚反應的最佳范圍，最好更換使用另一種調理劑。否則就要考慮在對污泥進行調理之前，投加酸或堿調整污泥的pH值，一般情況下，都不采取這種措施。

pH值對聚合電解質的調理效果也有影響，污泥的pH值影響著調理劑分子的電離、荷電狀況以及分子形狀。

陽離子型聚合電解質在低pH值的酸性污泥中的電離度較大，分子形狀趨向舒展；而在高pH值的堿性污泥中電離度較小，分子形狀趨向卷曲。與陽離子型聚合電解質性質相反，陰離子型聚合電解質在低pH值的酸性污泥中的電離度較小，分子形狀趨向卷曲；而在高pH值的堿性污泥中電離度較大，分子形狀趨向舒展。

陰陽離子型聚合電解質的情況稍有不同，在等電點時，整個分子呈中性，正負兩種電荷相互吸引，故分子緊密卷曲成團。在等電點兩側，分子上都會有一種電荷過剩，因互相排斥作用而使分子趨向舒展。

（5）配制濃度

調理劑的配制濃度不僅影響調理效果，而且影響藥劑消耗量和泥餅產率，其中有機高分子調理劑影響更為顯著。一般來說，有機高分子調理劑配制濃度越低，藥劑消耗量越少，調理效果越好。

這是因為有機高分子調理劑配制濃度越低，越容易混合均勻，分子鏈伸展得越好，架橋凝聚作用發揮得越好，調理效果當然也越好。但配制濃度過高或過低都會降低泥餅產率。

而無機高分子調理劑的調理效果幾乎不受配制濃度的影響。經驗和有關研究表明，有機高分子調理劑配制濃度在0.05%～0.1%之間比較合適，三氯化鐵配制濃度10%最佳，而鋁鹽配制濃度在4%～5%最為適宜。

（6）投加順序

當采用不止一種調理劑時，調理劑投加的順序也會影響調理效果。當采用鐵鹽和石灰作調理劑時，一般先投加鐵鹽，再投加石灰，這樣形成的絮體與水較易分離，而且調理劑總的消耗量也較少。

當采用無機調理劑和有機高分子調理劑聯合調理污泥時，先投加無機調理劑，再投加有機高分子調理劑，一般可以取得較好的調理效果。

（7）混合反應條件

要想達到最好的調理效果，污泥與調理劑實現完全充分的混合是非常必要的。但值得注意的是，污泥與調理劑混合反應形成絮體后，決不能再被破壞，因為絮體一旦受到破壞就很難恢復到原來的狀態。

經驗表明，針對某種污泥，使用某種調理劑，只有混合反應的強度和時間在一定范圍內，才能取得較好的調理效果，而且調理效果會隨著停留時間的增加而降低。

這就是說，經過試驗確定了調理的時間和強度后，必須在實際操作中嚴格遵守執行。一方面不能隨意延長或縮短混合反應的時間，另一方面要盡可能快地使調理后的污泥進入脫水機。

 3   調理劑投加量的確定

 

污泥調理的藥劑消耗量沒有固定的標準，根據污泥的品種、消化程度、固體濃度等具體性質的不同，投加量會出現一定的差異。因此，大多是在實驗室或在現場直接試驗確定調理劑的種類及具體投加量。

一般來說，按污泥干固體重量的百分比計，三氯化鐵的投加量為5%～10%，硫酸亞鐵約為10%～15%，消石灰的投加量為20%～40%，聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵約為1%～3%，陽離子型聚丙烯酰胺為0.1%～0.3%。

據有關資料介紹，由于常用的聚丙烯酰胺系列有機合成高分子調理劑的價格較為昂貴（有的品種是普通無機調理劑的十幾甚至二十倍以上），雖然其投加量較少，但折合調理每噸污泥的費用，使用有機合成高分子調理劑的成本仍然較高。

普遍的做法是優選無機調理劑，當無機調理劑作用較差、難以達到理想的調理效果時，再考慮使用有機合成高分子調理劑或將無機和有機調理劑復配使用。

 4   使用調理劑的注意事項

 

為了更好地使用調理劑，應注意以下事項：

充分了解和掌握被處理污泥的性質（濃度、成分等），試驗確定適合于污泥性質和脫水機性質的調理劑種類，試驗確定調理劑的注入點、反應條件、投加量等，根據調理劑的性質確定調理劑的溶解、儲存等使用方法。

一般來說，無機調理劑適用于真空過濾脫水和板框壓濾脫水，而有機調理劑則較適用于離心脫水和帶式壓濾脫水。在使用離心脫水機和帶式壓力脫水機時，為了形成不易破碎的粗大絮凝物，一般使用分子量在10萬、甚至100萬以上的陽離子系列高分子調理劑。

同時還要注意，由于離心脫水機是在2000～3000G的高離心力下進行固液分離，使用分子量越大的高分子調理劑，越容易形成堅固的絮凝物，越有利于脫水；而對帶式壓濾脫水機來講，分子量過高時，調理劑的部分粘性會殘留在絮凝物上，從而導致濾餅在濾布上的剝離性較差。就陽離子調理劑而言，對于同樣污泥，和離心脫水機相比，帶式壓力脫水機要求調理劑的陽離子度較高、而投加量較少。

一般來說，污泥濃度高時，使用高分子量的調理劑效果較好，而污泥濃度低時，使用分子量較低的調理劑效果較好。

廢水生物處理產生的剩余污泥和回流污泥的性質相同，其主要成分是微生物的絮凝物，一般帶有負電荷，因此為使剩余污泥凝聚，最好使用陽離子的調理劑。

當前使用較多的陽離子調理劑是聚丙酰胺的共聚物或氨基甲基化變性物，通過調整陽離子變性條件，可得到不同陽離子度的調理劑。根據陽離子度的不同（可用膠體滴定法測定），陽離子調理劑可分為高、中、低陽離子度調理劑。

 5   脫水劑、調理劑與絮凝劑、助凝劑的關系

 

脫水劑是對污泥進行脫水之前投加的藥劑，也就是污泥的調理劑，因此脫水劑和調理劑的意義是一樣的。脫水劑或調理劑的投加量一般都以污泥干固體重量的百分比計。

絮凝劑應用于去除污水中懸浮物，是水處理領域的重要藥劑。絮凝劑的投加量一般以待處理水的單位體積內投加的數量來表示。

脫水劑（調理劑）與絮凝劑、助凝劑的投加量都可以稱為加藥量。同一種藥劑既可以在處理污水時應用為絮凝劑，又可以在剩余污泥處理過程中應用為調理劑或脫水劑。

助凝劑用在水處理領域作為絮凝劑的助劑時被稱為助凝劑，同一種助凝劑在剩余污泥處理時一般不稱助凝劑，而是統稱為調理劑或脫水劑。

使用絮凝劑時，由于水中的懸浮物數量畢竟有限，為了實現絮凝劑與懸浮顆粒的充分接觸，需要配備混合、反應設施，并且都要具有足夠的時間，比如混合需要幾十秒到數分鐘、反應則需要15～30min。

而污泥脫水時從投加調理劑到污泥進入脫水機往往只有幾十秒的時間，即只有相當于絮凝劑的混合過程、沒有反應的時間，而且經驗也表明，調理效果會隨著逗留時間的延長而降低。

四、破乳劑

破乳劑：有時也稱脫穩劑，主要用于對含有乳化油的含油廢水氣浮前的預處理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

在浮選過程中，有時為了提高藥劑（例如捕收劑）的分散和浮選效果，需先加乳化劑，對藥劑加以乳化處理；有的選礦藥劑本身易于乳化，而礦漿中的乳化泡沫會影響后步工序，造成精礦溢流損失或尾礦廢水對河川的污染。為此，在上述情況下需添加破乳劑加以處理。

使用破乳劑時需先調整乳濁液的pH值，對于強堿、強酸乳濁液一般需將pH值調至1～10的范圍。在石油、化工、毛紡和機械加工等行業的含油乳濁液的廢水處理中，除了用物理破乳方法（如加熱法、膜分離法、電場破乳法）以外，也常用破乳劑進行化學處理。普遍使用的破乳劑是由多種組分構成的高分散性的混合物。對水包油型乳濁液的破乳通常用帶有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺等陽離子的無機物作破乳劑，如無機酸、硫酸鐵等；而對油包水型乳濁液的破乳，一般用陰離子型和非離子型表面活性劑或兩者的混合物作為破乳劑。

由于一些固體難溶于水，當這些固體一種或幾種大量存在于水溶液中，在水力或者外在動力的攪動下，這些固體可以以乳化的狀態存在于水中，形成乳濁液。理論上講這種體系是不穩定的，但如果存在一些表面活性劑（土壤顆粒等）的情況下，使得乳化狀態很嚴重，甚至兩相難于分離，最典型的是在油水分離中的油水混合物以及在污水處理中的水油混合物，在此兩相中形成比較穩定的油包水或者水包油結構，其理論基礎是“雙電層結構”。

在此情況下，投入一些藥劑，以破壞穩定的雙電層結構，以及穩定乳化體系，從而達到兩相分離的目的。使用的這些為了達到破壞乳化作用的藥劑稱之為破乳劑。

 1   破乳劑有何優點？

 

1、油水分離速度快，2分鐘實現分離。2、不含金屬離子，避免二次污染。3、絮凝物大幅減少，降低后續污泥處理量。4、低溫可以正常使用。  
 2   破乳劑的應用范圍

 

能有效破除水包油型乳化液，縮短油水分離時間。能與水混溶，且在較寬的pH值范圍內有效。廣泛用于油田含聚污水，烯烴廠、煉油廠、鋼鐵廠和發電廠等含油污水處理。

五、消泡劑

消泡劑：主要用于消除曝氣或攪拌過程中出現的大量泡沫。

功效性能：

1. 表面張力低，活性高，消泡力強。

2. 耐熱高溫無變化，揮發性低。

3. 化學穩定性好，具有化學惰性，不與其它物質發生反映，能在苛刻的條件下使用。

4. 無生理毒性，對使用體系沒有復作用。

5. 兼具消、抑泡作用，抑泡時間可達48小時以上。

 1   消泡劑的種類有哪些？

 

消泡劑的效果與發泡液的種類有關，即有的消泡劑對某些發泡液效果顯著，而對其它發泡液效果不明顯，甚至沒有作用。常用的消泡劑按成分不同可分為硅（樹脂）類、表面活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。

（1）硅（樹脂）類：硅樹脂消泡劑又稱乳劑型消泡劑，使用方法是將硅樹脂用乳化劑（表面活性劑）乳化分散在水中后投加到廢水中。二氧化硅細粉是另一種消泡效果較好的硅類消泡劑。
（2）表面活性劑類：此類消泡劑其實是乳化劑，即利用表面活性劑的分散作用，使形成泡沫的物質在水中保持穩定的乳化狀態分散，從而避免生成泡沫。
（3）鏈烷烴類：鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑，其用途與表面活性劑類的乳化型消泡劑類似。
（4）礦物油類：以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果，有時混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質一起使用。此外，為使礦物油容易擴散到發泡液表面，或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中，有時還可投加各種表面活性劑。
 2   消泡劑的應用范圍

 

水處理工藝設計，消泡速度快、抑泡持久，應用于制藥、造紙、皮革、印染、城市污水生物法處理工藝和化學清洗等多種發泡體系。本品使用環保型配方，產品無毒無害、不影響細菌繁殖。也可用于石油鉆井液泥漿體系消泡。

六、pH調整劑

pH調整劑：用于將酸性廢水和堿性廢水的pH值調整為中性。

     常用的pH調整劑

將含酸廢水pH值調高時，以堿或堿性氧化物為中和劑，而將堿性廢水pH值調低時則以酸或酸性氧化物做中和劑。調整酸性廢水pH值時經常采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉等，調整堿性廢水pH值時一般采用硫酸、鹽酸。

在對含酸廢水進行中和時，還可以就近使用一些堿性工業廢渣，比如化學軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機化工廠或乙炔發生站排放的電石廢渣（主要成分為氫氧化鈣）、鋼廠或電石廠篩下的廢石灰、熱電廠的爐灰渣和硼酸廠的硼泥等。

在對堿性廢水進行處理時，也可以使用煙道氣利用其中的CO₂、SO₂等酸性氣體對廢水中的堿進行中和。

當廢水的pH值過大或過小時，為減少pH值調整時所需的溶藥池和藥劑池容積及實現pH值調整的自動化控制，可以使用40%NaOH和98%H₂SO₄分別作為含酸廢水和含堿廢水的pH值調整劑。同時可以避免使用石灰類堿劑所帶來的污泥問題，減少二次污染的機會。

七、氧化還原劑

氧化還原劑：用于含有氧化性物質或還原性物質的工業廢水的處理。

氧化還原電位不同的兩種物質都可以相對地成為氧化劑或還原劑，但在廢水處理實踐中能夠使用的氧化劑或還原劑必須滿足以下要求：

①對廢水中希望去除的污染物質有良好的氧化或還原作用，

②反應后生成的物質應當無害以避免二次污染，

③價格便宜、來源可靠，

④能在常溫下快速反應、不需要加熱，

⑤反應時所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。 

 1   水處理中常用的氧化劑

 

①在接受電子后還原變成帶負電荷離子的中性原子，如O₂、Cl₂、O₃等；
②帶正電荷的原子，接受電子后還原成帶負電荷的離子，比如在堿性條件下，漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中的次氯酸根ClO^-中的Cl⁺和二氧化氯中的Cl⁴⁺接受電子還原成Cl^- ；
③帶高價正電荷的原子在接受電子后還原成帶低價正電荷的原子，例如三氯化鐵中的Fe³⁺和高錳酸鉀中的Mn⁷⁺在接受電子后還原成Fe²⁺和Mn²⁺。  
 2   水處理中常用的還原劑

 

①在給出電子后被氧化成帶正電荷的中性原子，例如鐵屑、鋅粉等；
②帶負電荷的原子在給出電子后被氧化成帶正電荷的原子，例如硼氫化鈉中的硼元素為負5價，在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞，同時自身被氧化成正三價；
③金屬或非金屬的帶正電的原子，在給出電子后被氧化成帶有更高正電荷的原子。例如硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的二價鐵離子Fe²⁺在給出一個電子后被氧化成三價鐵離子Fe³⁺；二氧化硫SO₂和亞硫酸鹽SO₃^2-中的四價硫在給出兩個電子后，被氧化成六價硫，形成SO₄^2-。 八、消毒劑

消毒劑：用于在廢水處理后排放或回用前的消毒處理。
 1   消毒劑的選擇

 

廢水經一級或二級處理后，水質改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在病原菌的可能。因此，廢水排入水體前應進行消毒處理。

目前，用氯化法消毒能產生有害物質，影響人體健康已廣為人知，這是因為氯與水中有機物作用，同時有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機物，而取代作用則是氯與有機物結合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

美國規定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國、加拿大、日本也分別規定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國1985年版《生活飲用水衛生標準》中也規定了氯仿的上限為60μg/L。

有鑒于此，廢水消毒一是要控制恰當的投劑量，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質的生成。

各種消毒劑的優缺點和適用條件見表8--2。參考此表，可以初步確定應該使用的消毒劑。

 2   消毒劑的種類和特點

 

常用的消毒劑有次氯酸類、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態，主要是通過HOCl起消毒作用。

次氯酸類消毒劑的弱點是容易和水中的有機物生成氯代烴，而氯代烴已被確認為是對人體健康極為不利的，同時處理過的水會有一些令人不快的氣味。

次氯酸類消毒劑粉塵和放出的氯氣對人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環境要陰涼、通風和干燥，遠離熱源和火種，不能與有機物、酸類及還原劑共儲混運，運輸過程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時動作要輕，避免碰撞和滾動。

次氯酸類消毒劑消毒時往往發生的是取代反應，這也是使用次氯酸類消毒劑會產生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時發生的是純氧化反應，因而可以破壞有機物的結構，在殺菌的同時還可以提高廢水的可生化性（BOD5/CODCr值），去除水中的部分CODCr。

二氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒相比，前者一次性投資低，運行費用高（大約0.1元/m³）；后者一次性投資高，運行費用低（大約0.02元/m³）。

臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時間內達到消毒的效果，經過臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細菌總數和總大腸菌群等微生物指標可以達到要求，但他們的缺點是瞬時反應，無法保持效果，抵抗管道內微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統使用這兩種方法消毒時，往往需要在其出水中再投加0.05～0.1mg/L二氧化氯或0.3～0.5mg/L的氯，以保持管網末梢有足夠的余氯量。

 3   氯的物化性質

 

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個大氣壓時的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點是-34.5℃。

加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變為300L。氯性質很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強烈刺激性的窒息氣體，對人的呼吸系統、眼部及皮膚都能產生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m³。

雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃氣體混合時會發生燃燒和爆炸，可以和大多數物質起反應。

氯是一種強氧化劑，具有殺菌能力強、價格低廉、來源方便的優點，是水處理行業應用歷史最為悠久的消毒劑。

氯消毒的機理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細胞壁內擴散，與細胞的蛋白質反應生成化學穩定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質，抑制并殺死微生物。

 4   如何防止氯中毒？

 

雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m³，但長期在低于此值的環境中工作，也會導致慢性中毒，表現為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。

短時間暴露在高氯環境中，會導致急性中毒。輕度急性中毒表現為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現為支氣管痙攣和水腫，甚至出現昏迷或休克。為防止出現氯中毒的措施可總結如下：

（1）經常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低，常常會在聞不到氯味的時候，人就已經受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開設置，并在加氯間安裝監測及警報裝置，隨時對其中的氯濃度進行檢測。
（2）加氯間要靠近加氯點，兩者間距不超過30m。加氯間建筑要堅固防火、耐凍保溫、通風良好、大門外開，并與其他工作間嚴格分開、沒有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當氯氣在室內泄漏后，會將空氣排擠出去，在封閉的室內下部積聚并逐漸向上擴散。所以加氯間的底部必須安裝強制排風設施，進氣孔要設在高處。
（3）加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風設備的開關也要設在室外，在進入加氯間之前，先進行通風。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩定，同時還要有應對突然停水的措施。加氯間內要設置堿液池，并定時檢驗，保證堿液隨時有效。當發現氯瓶有嚴重泄漏時，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。
（4）當發現現場有人急性氯中毒后，要設法迅速將中毒者轉移到具有新鮮空氣的地方，對呼吸困難者，應當讓其吸氧，嚴禁進行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。
 5   使用液氯時的注意事項

 

液氯是目前國內外應用最廣的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運輸，使用時，液氯轉變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶內壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫熱源，以免氣化時壓力過高發生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒有腐蝕性，但遇水或受潮時，化學活性增強，能腐蝕大多數金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進水。
⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數量受到限制時，需要對氯瓶進行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25℃的溫水連續淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。
⑶要經常用10%氨水檢查加氯機與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發現加氯機的氯氣管出現堵塞現象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。
⑷開啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時，要先緩慢開半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開。如果閥門難以開啟，不能用榔頭敲擊，也不能長板手硬扳，以防將閥桿擰斷。
 6   使用次氯酸鈉注意事項

 

固態次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩定，受熱后迅速分解。商品固態次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進行反應。商品固態次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發生器就地制備后立即投加。利用鈦陽極電解食鹽水(沿海地區可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環境下存放。電解生產次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時生產多少。氣溫低于30℃時，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過30℃，每天損失有效氯可達0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲備量以備用，一般夏天儲存時間不超過一天，冬天不超過7d。

 7   使用漂白粉的注意事項

 

漂白粉CaCl₂?Ca(ClO)₂?2H₂O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質極不穩定，日光照射、受熱均能使其變質而降低有效氯成分。

與有機物、易燃液體混合能發熱自燃，受高熱會發生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)₂?2Ca(OH)₂?2H₂O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩定性比漂白粉高，可以在常溫下儲存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計的加氯量、接觸時間等參數可以參照液氯。

使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水攪拌成10%～15%溶液，再加水調成1%～2%濃度的溶液。混合池通常有隔板式與鼓風式兩種。用氯片消毒時，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤溶解氯片，并與之混合，然后再進接觸池。

 8   二氧化氯的物化性質

 

二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色氣體，性質極不穩定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發。

二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦，都可能發生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過10%時或水中二氧化氯濃度超過30%就會發生爆炸。

二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO₂不和水起化學反應，在水中極易揮發，在光線照射下容易發生光化學分解。貯存在敞開容器中的ClO₂水溶液，ClO₂含量會下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現場制取和使用。

市場上銷售的商品穩定二氧化氯溶液，多為無色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運輸和儲存時仍要注意避開高溫和強光。因此，采用二氧化氯消毒時，最好在現場邊生產邊使用。二氧化氯殺菌后生成無毒物質，對環境水體沒有污染。

 9   使用二氧化氯注意事項

  

⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質和投加用途而定。當僅作為消毒劑時，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當兼用作除嗅劑時，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機物時，投加范圍是1～1.5mg/L。
⑵二氧化氯是一種強氧化劑，其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。
⑶采用現場制備二氧化氯的方法時，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。
⑷在工作區和成品儲藏室內，要有通風裝置和監測及警報裝置，門外配備防護用品。
⑸穩定二氧化氯溶液本身沒有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時要控制好反應強度，以免產生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸。
⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲存于陰涼通風處，避免陽光直射和與空氣接觸，運輸時要注意避開高溫和強光環境，并盡量平穩。
 10   二氧化氯的制備方法

二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應的辦法生產，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應式分別如下：

2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄→2ClO₂+Cl₂+2Na₂SO₄+2H₂O
Cl₂+2NaClO₂→2ClO₂+2NaCl
5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O
10NaClO₂+5H₂SO₄→8ClO₂+5Na₂SO₄+4H₂O+2HCl
NaClO+2HCl+2NaClO₂→2ClO₂+3NaCl+H₂O

使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時，先調制pH﹤2.5的氯水溶液，再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進入反應室，在反應室中充分混合和反應，生成二氧化氯。理論上，每10g亞氯酸鈉加3.9g氯，可生成7.5g二氧化氯。為了防止未起反應的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過量氯。

其他方法與上述方法的操作基本類似，為保證反應過程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉化率。生成的ClO₂溶液可按照合適的投加量直接加到水中進行消毒。

國內市場上有許多使用電解法生產二氧化氯的設備，但實際上，這些設備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復合物，不可能徹底解決氯類消毒劑會產生氯代烴的問題，而且已經有使用復合二氧化氯時發生爆炸的事例。

以上藥劑的種類雖然很多，但一種藥劑在不同的場合使用，起到的作用不同，也就會擁有不同的稱呼。比如說Cl₂，應用在加強污水的混凝處理效果時被稱為助凝劑，用于氧化廢水中的氰化物或有機物時被稱為氧化劑，用于消毒處理自然就被稱為消毒劑。

來源：水處理環保項目對接、環境監測實戰