廢水處理藥劑種類(lèi)

為了使廢水處理后達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)行回用，在處理過(guò)程需要使用多種化學(xué)藥劑。根據(jù)用途的不同，可以將這些藥劑分成以下幾類(lèi)：

1、絮凝劑

絮凝劑：有時(shí)又稱(chēng)為混凝劑，可作為強(qiáng)化固液分離的手段，用于初沉池、二沉池、浮選池及三級(jí)處理或深度處理等工藝環(huán)節(jié)。

01

絮凝劑的作用

絮凝劑在污水處理領(lǐng)域作為強(qiáng)化固液分離的手段，可用于強(qiáng)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(jí)處理或深度處理。當(dāng)用于剩余污泥脫水前的調(diào)理時(shí)，絮凝劑和助凝劑就變成了污泥調(diào)理劑或脫水劑。

在應(yīng)用傳統(tǒng)的絮凝劑時(shí)，可以使用投加助凝劑的方法來(lái)加強(qiáng)絮凝效果。例如把活化硅酸作為硫酸亞鐵、硫酸鋁等無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)高分子絮凝劑IPF其實(shí)就是把助凝劑與絮凝劑結(jié)合在一起制備然后合并投加來(lái)簡(jiǎn)化用戶(hù)的操作。

混凝處理通常置于固液分離設(shè)施前，與分離設(shè)施組合起來(lái)、有效地去除原水中的粒度為1nm～100μm的懸浮物和膠體物質(zhì)，降低出水濁度和CODCr，可用在污水處理流程的預(yù)處理、深度處理，也可用于剩余污泥處理?；炷幚磉€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(shí)去除率可高達(dá)90～95%，是最便宜而又高效的除磷方法。

02

絮凝劑的作用機(jī)理

水中膠體顆粒微小、表面水化和帶電使其具有穩(wěn)定性，絮凝劑投加到水中后水解成帶電膠體與其周?chē)碾x子組成雙電層結(jié)構(gòu)的膠團(tuán)。

采用投藥后快速攪拌的方式，促進(jìn)水中膠體雜質(zhì)顆粒與絮凝劑水解成的膠團(tuán)的碰撞機(jī)會(huì)和次數(shù)。水中的雜質(zhì)顆粒在絮凝劑的作用下首先失去穩(wěn)定性，然后相互凝聚成尺寸較大的顆粒，再在分離設(shè)施中沉淀下去或漂浮上來(lái)。

攪拌產(chǎn)生的速度梯度G和攪拌時(shí)間T的乘積GT可以間接表示在整個(gè)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，通過(guò)改變GT值可以控制混凝反應(yīng)效果。一般控制GT值在104～105之間，考慮到雜質(zhì)顆粒濃度對(duì)碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混凝效果的控制參數(shù)，其中C表示污水中雜質(zhì)顆粒的質(zhì)量濃度，而且建議GTC值在100左右。

促使絮凝劑迅速向水中擴(kuò)散，并與全部廢水混合均勻的過(guò)程就是混合。水中的雜質(zhì)顆粒與絮凝劑作用，通過(guò)壓縮雙電層和電中和等機(jī)理，失去或降低穩(wěn)定性，生成微絮粒的過(guò)程稱(chēng)為凝聚。凝聚生成微絮粒在架橋物質(zhì)和水流的攪動(dòng)下，通過(guò)吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等機(jī)理成長(zhǎng)為大絮體的過(guò)程稱(chēng)為絮凝?；旌?、凝聚和絮凝合起來(lái)稱(chēng)為混凝，混合過(guò)程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反應(yīng)池中進(jìn)行。

03

絮凝劑的種類(lèi)

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

無(wú)機(jī)絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。

有機(jī)絮凝劑按照聚合單體帶電集團(tuán)的電荷性質(zhì)，可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性型等幾種，按其來(lái)源又可分為人工合成和天然高分子絮凝劑兩大類(lèi)。

在實(shí)際應(yīng)用中，往往根據(jù)無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑性質(zhì)的不同，把它們加以復(fù)合，制成無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合型絮凝劑。微生物絮凝劑則是現(xiàn)代生物學(xué)與水處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)前絮凝劑研究發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方向。

04

無(wú)機(jī)絮凝劑的種類(lèi)

傳統(tǒng)應(yīng)用的無(wú)機(jī)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(lái)講，無(wú)機(jī)絮凝劑具有原料易得，制備簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、處理效果適中等特點(diǎn)，因而在水處理中應(yīng)用較多。

05

絮凝劑硫酸鋁的特點(diǎn)

自19世紀(jì)末美國(guó)最先將硫酸鋁用于給水處理并取得專(zhuān)利以來(lái)，硫酸鋁就以卓越的凝聚沉降性能而被廣泛應(yīng)用。硫酸鋁是目前世界上使用最多的絮凝劑，全世界年產(chǎn)硫酸鋁約500萬(wàn)噸，其中將近一半用于水處理領(lǐng)域。

市售硫酸鋁有固、液兩種形態(tài)，固態(tài)的又按其中不溶物的含量分為精制和粗制兩種，我國(guó)民間常用于飲用水凈化的固態(tài)產(chǎn)品明礬，就是硫酸鋁與硫酸鉀的復(fù)鹽，但在工業(yè)水及廢水處理中應(yīng)用不多。

硫酸鋁適用的pH值范圍與原水的硬度有關(guān)，處理軟水時(shí)，適宜pH值為5～6.6，處理中硬水時(shí)，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(shí)混凝效果很差。硫酸鋁的腐蝕性較小、使用方便，但水解反應(yīng)慢，需要消耗一定的堿量。

06

絮凝劑三氯化鐵的特點(diǎn)

三氯化鐵是另一種常用的無(wú)機(jī)低分子凝聚劑，產(chǎn)品有固體的黑褐色結(jié)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(duì)溫度、水質(zhì)及pH的適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

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(shí)效果仍很好。固體三氯化鐵具有強(qiáng)烈的吸水性，腐蝕性較強(qiáng)，易腐蝕設(shè)備，對(duì)溶解和投加設(shè)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(jī)理是利用三價(jià)鐵離子逐級(jí)水解生成的各種羥基鐵離子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水中雜質(zhì)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(guò)程中會(huì)消耗大量的堿，當(dāng)原水堿度不夠時(shí)，需要補(bǔ)充石灰等堿源。

硫酸亞鐵俗稱(chēng)綠礬，形成絮凝體快而穩(wěn)定，沉淀時(shí)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(qiáng)。

07

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑（IPF）是從60年代起發(fā)展起來(lái)的新型絮凝劑，目前，IPF的生產(chǎn)和應(yīng)用在全世界都取得了迅速進(jìn)展。

鋁、鐵和硅類(lèi)的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑實(shí)際上分別是它們由水解、溶膠到沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物，即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物。鋁和鐵是陽(yáng)離子型荷正電，硅是陰離子型荷負(fù)電，它們?cè)谒軕B(tài)的單元分子量約為數(shù)百到數(shù)千，可以相互結(jié)合成為具有分形結(jié)構(gòu)的集聚體。

它們的凝聚—絮凝過(guò)程是對(duì)水中顆粒物的電中和與粘附架橋兩種作用的綜合體現(xiàn)。水中懸浮顆粒的粒度在納米到微米級(jí)，大多帶負(fù)電荷，因此絮凝劑及其形態(tài)的電荷正負(fù)、電性強(qiáng)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(wú)機(jī)高分子絮凝劑的種類(lèi)已有幾十種(主要品種見(jiàn)表8--1)，產(chǎn)量也達(dá)到絮凝劑總產(chǎn)量的30%～60%，其中廣泛使用的為聚合氯化鋁。

08

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑特點(diǎn)

Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物都會(huì)進(jìn)一步結(jié)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(jí)范圍，以此發(fā)揮凝聚—絮凝作用會(huì)得到低投加量高效果的結(jié)果。

若比較它們的反應(yīng)聚合速度，由Al→Fe→Si是趨于強(qiáng)烈的，同時(shí)由羥基橋聯(lián)轉(zhuǎn)為氧基橋聯(lián)的趨勢(shì)也按此順序。因此，鋁聚合物的反應(yīng)較緩和，形態(tài)較穩(wěn)定，鐵的水解聚合物則反應(yīng)迅速，容易失去穩(wěn)定而發(fā)生沉淀，硅聚合物則更趨于生成溶膠及凝膠顆粒。

IPF的優(yōu)點(diǎn)反映在它比傳統(tǒng)絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的效能更優(yōu)異，而比有機(jī)高分子絮凝劑（OPF）價(jià)格低廉?，F(xiàn)在它成功地應(yīng)用在給水、工業(yè)廢水以及城市污水的各種處理流程，包括預(yù)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(tài)、聚合度及相應(yīng)的凝聚—絮凝效果方面，無(wú)機(jī)高分子絮凝劑仍處于傳統(tǒng)金屬鹽絮凝劑與有機(jī)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(jī)絮凝劑差很多，而且還存在對(duì)進(jìn)一步水解反應(yīng)的不穩(wěn)定性問(wèn)題。IPF的這些弱點(diǎn)促進(jìn)了各種復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研究和開(kāi)發(fā)。

09

PAC的特點(diǎn)

聚合氯化鋁(PAC)，又稱(chēng)堿式氯化鋁，化學(xué)式為Al_n(OH)_mCl_3n-m。PAC是一種多價(jià)電解質(zhì)，能顯著地降低水中粘土類(lèi)雜質(zhì)(多帶負(fù)電荷)的膠體電荷。由于相對(duì)分子質(zhì)量大，吸附能力強(qiáng)，形成的絮凝體較大，絮凝沉淀性能優(yōu)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(shí)間。PAC受水溫影響較小，低水溫時(shí)使用效果也很好。它對(duì)水的pH值降低較少，適用的pH范圍寬(可在pH=5～9范圍內(nèi)使用)，故可不投加堿劑。PAC的投加量少，產(chǎn)泥量也少，且使用、管理、操作都較方便，對(duì)設(shè)備、管道等腐蝕性也小。因此，PAC在水處理領(lǐng)域有逐步替代硫酸鋁的趨勢(shì)，其缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

另外，從溶液化學(xué)的角度看，PAC是鋁鹽水解—聚合—沉淀反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)中間產(chǎn)物，熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，一般液體PAC產(chǎn)品均應(yīng)在半年內(nèi)使用。添加某些無(wú)機(jī)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(wěn)定性，同時(shí)可增加凝聚能力。

從生產(chǎn)工藝講，在PAC的制造過(guò)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(jié)構(gòu)和形態(tài)分布，進(jìn)而提高PAC的穩(wěn)定性和功效；如果在PAC的制造過(guò)程中引入其它陽(yáng)離子組分，如Fe³⁺，使Al³⁺和Fe³⁺交錯(cuò)水解聚合，可制得復(fù)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(biāo)，一般而言，絮凝劑產(chǎn)品密度越大，三氧化二鋁含量越高。一般來(lái)說(shuō)，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(chǎn)生沉淀，因此穩(wěn)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(zhuǎn)化為Al(OH)₃過(guò)程中的中間產(chǎn)物，也就是Cl^-逐步被羥基OH^-取代的各種產(chǎn)物。聚合氯化鋁的某種形態(tài)中羥基化程度就是堿化度，堿化度是聚合氯化鋁中羥基當(dāng)量與鋁的當(dāng)量之比。

實(shí)踐表明，堿化度是聚合氯化鋁的最重要指標(biāo)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(shí)的稀釋率和儲(chǔ)存的穩(wěn)定性等都與堿化度有密切關(guān)系。常用聚合氯化鋁的堿化度多為50%～80%。

11

復(fù)合絮凝劑特點(diǎn)和注意事項(xiàng)

復(fù)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(yù)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(wú)機(jī)高分子形態(tài)，才能達(dá)到優(yōu)異的絮凝效果。

復(fù)合劑中每種組分在總體結(jié)構(gòu)和凝聚—絮凝過(guò)程中都會(huì)發(fā)揮一定作用，但在不同的方面，可能有正效應(yīng)，也可能有負(fù)效應(yīng)。

IPF產(chǎn)品通常要綜合考慮穩(wěn)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(lèi)絮凝劑的弱點(diǎn)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(qiáng)，因而需要加入粒度較大的硅聚合物來(lái)增強(qiáng)絮凝性能。但加入陰離子型的硅聚合物后，總體電荷會(huì)有所降低，從而減弱了電中和能力。

因此，目前的復(fù)合絮凝劑即使制造質(zhì)量?jī)?yōu)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(shù)人員，必須了解不同種類(lèi)復(fù)合絮凝劑的特性、適應(yīng)性、優(yōu)點(diǎn)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(shí)，只有根據(jù)廢水水質(zhì)特點(diǎn)，仔細(xì)分析和判斷，才能獲得最佳的處理效果。

12

合成有機(jī)高分子絮凝劑

人工合成有機(jī)高分子絮凝劑多為聚丙烯、聚乙烯物質(zhì)，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(zhì)，每個(gè)大分子由許多包含帶電基團(tuán)的重復(fù)單元組成，因而也稱(chēng)為聚電解質(zhì)。包含帶正電基團(tuán)的為陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)，包含帶負(fù)電基團(tuán)的為陰離子型聚電解質(zhì)，既包含帶正電基團(tuán)又包含帶負(fù)電基團(tuán)，稱(chēng)之為非離子型聚電解質(zhì)。

目前使用較多的高分子絮凝劑是陰離子型，它們對(duì)水中負(fù)電膠體雜質(zhì)只能發(fā)揮助凝作用。往往不能單獨(dú)使用，而是配合鋁鹽、鐵鹽使用。陽(yáng)離子型絮凝劑能同時(shí)發(fā)揮凝聚和絮凝作用而單獨(dú)使用，故得到較快發(fā)展。

我國(guó)當(dāng)前使用較多的是聚丙烯酰胺類(lèi)非離子型高聚物，常與鐵、鋁鹽合用。利用鐵、鋁鹽對(duì)膠體微粒的電性中和作用和高分子絮凝劑優(yōu)異的絮凝功能，從而得到滿(mǎn)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(qiáng)韌的特點(diǎn)。我國(guó)目前生產(chǎn)的人工合成有機(jī)高分子絮凝劑中80%是這種產(chǎn)品。

13

聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑

聚丙烯酰胺PAM是一種目前應(yīng)用最廣泛的人工合成有機(jī)高分子絮凝劑，有時(shí)也被用作助凝劑。聚丙烯酰胺的生產(chǎn)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(guò)懸浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺屬于水溶性樹(shù)脂，產(chǎn)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(shí)際存在形態(tài)是無(wú)規(guī)線團(tuán)，由于無(wú)規(guī)線團(tuán)具有一定的粒徑尺寸，其表面又有一些酰胺基團(tuán)，因此能夠起到相應(yīng)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(zhǎng)鏈卷曲成線團(tuán)，使其架橋范圍較小，兩個(gè)酰胺基締結(jié)后，相當(dāng)于作用相互抵消而喪失兩個(gè)吸附位，再加上部分酰胺基卷藏在線團(tuán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，不能與水中的雜質(zhì)顆粒相接觸和吸附，所以其擁有的吸附能力不能充分發(fā)揮。

為了使締結(jié)在一起的酰胺基再次分開(kāi)、內(nèi)藏的酰胺基也能暴露在外表，人們?cè)O(shè)法將無(wú)規(guī)線團(tuán)適當(dāng)延伸展開(kāi)，甚至設(shè)法在長(zhǎng)分子鏈上增加一些帶有陽(yáng)離子或陰離子的基團(tuán)，同時(shí)提高吸附架橋能力和電中和壓縮雙電層的作用。這樣一來(lái)，在PAM的基礎(chǔ)上又衍生出一系列性質(zhì)各異的聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑或助凝劑。

比如說(shuō)在聚丙烯酰胺溶液中加堿，使部分鏈節(jié)上的酰胺基轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)上的COO-基使分子鏈帶有負(fù)電荷，彼此相斥將原來(lái)締結(jié)在一起的酰胺基拉開(kāi)，促使分子鏈由線團(tuán)狀逐漸伸展成長(zhǎng)鏈狀，從而使架橋范圍擴(kuò)大、提高絮凝能力，作為助凝劑其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)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(guān)，“水解度”過(guò)小會(huì)導(dǎo)致混凝或助凝效果較差，“水解度”過(guò)大會(huì)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(shí)PAM分子中酰胺基轉(zhuǎn)化成羧基的百分比，但由于羧基數(shù)測(cè)定很困難，實(shí)際應(yīng)用中常用“水解比”即水解時(shí)氫氧化鈉用量與PAM用量的重量比來(lái)衡量。

水解比過(guò)大，加堿費(fèi)用較高，水解比過(guò)小，又會(huì)使反應(yīng)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(shí)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(duì)無(wú)機(jī)絮凝劑的使用效果影響很大，pH值的大小關(guān)系到選用絮凝劑的種類(lèi)、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(yīng)，因此，pH值強(qiáng)烈影響絮凝劑的水解速度、水解產(chǎn)物的存在形態(tài)和性能。

以通過(guò)生成Al(OH)₃帶電膠體實(shí)現(xiàn)混凝作用的鋁鹽為例，當(dāng)pH值<4時(shí)，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(shí)，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(duì)pH值有緩沖作用，當(dāng)堿度不夠時(shí)，應(yīng)添加石灰等藥劑予以補(bǔ)充。當(dāng)水的pH值偏高時(shí)，則需要加酸調(diào)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(jié)構(gòu)?；炷乃舛嗍俏鼰岱磻?yīng)，水溫較低時(shí)，水解速度慢且不完全。

低溫情況下，水的粘度大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，絮凝劑膠體顆粒與水中雜質(zhì)顆粒的碰撞次數(shù)減少，同時(shí)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(jié)構(gòu)松散、顆粒細(xì)小，難以去除。

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

（3）水中雜質(zhì)成分

水中雜質(zhì)顆粒大小參差不齊對(duì)混凝有利，細(xì)小而均勻會(huì)導(dǎo)致混凝效果很差。雜質(zhì)顆粒濃度過(guò)低往往對(duì)混凝不利，此時(shí)回流沉淀物或投加助凝劑可提高混凝效果。水中雜質(zhì)顆粒含有大量有機(jī)物時(shí)，混凝效果會(huì)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(duì)混凝有利，而某些陰離子、表面活性物質(zhì)對(duì)混凝有不利影響。

（4）絮凝劑種類(lèi)

絮凝劑的選擇主要取決于水中膠體和懸浮物的性質(zhì)及濃度。如果水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，則應(yīng)首選無(wú)機(jī)絮凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，如果絮體細(xì)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(wú)機(jī)絮凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合使用，可明顯提高混凝效果，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。對(duì)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(huì)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(guò)試驗(yàn)確定，投加量過(guò)大可能造成膠體的再穩(wěn)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(jī)高分子絮凝劑的投加范圍是1～5mg/L。

（6）絮凝劑投加順序

當(dāng)使用多種絮凝劑時(shí)，需要通過(guò)試驗(yàn)確定最佳投加順序。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)無(wú)機(jī)絮凝劑與有機(jī)絮凝劑并用時(shí)，應(yīng)先投加無(wú)機(jī)絮凝劑，再投加有機(jī)絮凝劑。

而處理雜質(zhì)顆粒尺寸在50μm以上時(shí)，常先投加有機(jī)絮凝劑吸附架橋，再投加無(wú)機(jī)絮凝劑壓縮雙電層使膠體脫穩(wěn)。

（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(yīng)階段，既要?jiǎng)?chuàng)造足夠的碰撞機(jī)會(huì)和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)，又要防止已生成的小絮體被打碎，因此攪拌強(qiáng)度要逐步減小，反應(yīng)時(shí)間要足夠長(zhǎng)。

16

天然有機(jī)高分子絮凝劑

天然有機(jī)高分子絮凝劑在水處理中應(yīng)用具有悠久的歷史，直到今天，天然高分子化合物仍是一類(lèi)重要的絮凝劑，只是使用量遠(yuǎn)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(fā)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(jī)高分子絮凝劑的毒性小，提取工藝簡(jiǎn)單，無(wú)論是化學(xué)成分還是生產(chǎn)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(dāng)前的熱點(diǎn)，這與全球重視合理利用資源，保護(hù)和改善環(huán)境的形勢(shì)密不可分。

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

這些天然高分子多數(shù)具有多糖結(jié)構(gòu)，其中淀粉主鏈中僅含有一種單糖結(jié)構(gòu)，屬于同多糖；殼聚糖、樹(shù)膠、褐藻膠等含有多種單糖結(jié)構(gòu)，屬于雜多糖；木質(zhì)素是一種特殊的芳香型天然高聚物；動(dòng)物膠和明膠屬于蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)。

17

高分子有機(jī)絮凝劑注意事項(xiàng)

有機(jī)高分子絮凝劑屬于線團(tuán)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)鏈大分子，在水中必然經(jīng)歷一個(gè)溶漲過(guò)程，固體產(chǎn)品或高濃度液體產(chǎn)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(jī)械攪拌設(shè)備，溶藥連續(xù)攪拌時(shí)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(huì)過(guò)大。溶藥使用的水中應(yīng)盡量避免含有大量的懸浮物，以避免有機(jī)高分子絮凝劑與這些懸浮物進(jìn)行絮凝反應(yīng)形成礬花，影響投加后的使用效果。

對(duì)固體有機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行溶解時(shí)，固體顆粒的投加點(diǎn)一定要在水流紊動(dòng)最強(qiáng)烈的地方，同時(shí)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(jìn)入水中，以防固體投加量太快在水中分散不及而相互粘結(jié)形成團(tuán)塊，團(tuán)塊的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部有固體顆粒、外部包圍部分水解物，這樣的團(tuán)塊一旦形成，往往要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能再均勻地溶入水中，在連續(xù)溶藥池中甚至可以存在長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。

固體顆粒的投加點(diǎn)一定要遠(yuǎn)離機(jī)械攪拌器的攪拌軸，因?yàn)閿嚢栎S通常是溶藥池中水流紊動(dòng)性最差的地方，溶解不充分的有機(jī)高分子絮凝劑經(jīng)常會(huì)附著在軸上，日益積累，有時(shí)可以形成相當(dāng)大的粘團(tuán)，如果不及時(shí)認(rèn)真地予以清理，粘團(tuán)會(huì)越變?cè)酱?，影響范圍也就越?lái)越大。

作為助凝劑時(shí)，一般要先在處理水中投加無(wú)機(jī)絮凝劑進(jìn)行壓縮雙電層脫穩(wěn)后，再投加有機(jī)高分子絮凝劑實(shí)現(xiàn)架橋作用。在無(wú)機(jī)絮凝劑投加充足的條件下，有機(jī)高分子絮凝劑的助凝效果不會(huì)因投加量的差異而有較大差別。因此，作為助凝劑時(shí)，有機(jī)高分子絮凝劑的投加量一般為0.1mg/L。

固體有機(jī)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(diǎn)也必須干燥，避免露天存放。

18

微生物絮凝劑的種類(lèi)

微生物絮凝劑與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)或有機(jī)絮凝劑有顯著不同，它們或是直接利用微生物細(xì)胞，或是利用微生物細(xì)胞壁提取物、代謝產(chǎn)物等。

前者是微生物絮凝劑研究的主要方面，至今發(fā)現(xiàn)的具有絮凝性能微生物有17種以上，包括霉菌、細(xì)菌、放線菌和酵母，后者與有機(jī)絮凝劑為同類(lèi)物質(zhì)。微生物絮凝劑具有傳統(tǒng)無(wú)機(jī)或有機(jī)絮凝劑所不能比擬的許多優(yōu)點(diǎn)，如不產(chǎn)生二次污染、生產(chǎn)成本低等。

微生物絮凝劑的絮凝性能受諸多因素影響，內(nèi)在因素包括絮凝基因的遺傳和表達(dá)，外在因素則有微生物培養(yǎng)基的組成、細(xì)胞表面疏水性的變化、環(huán)境中二價(jià)金屬離子的存在等。

目前，國(guó)外已有性能良好的微生物絮凝劑商品，如日本生產(chǎn)的NOC--1。微生物絮凝劑從研究到生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題是發(fā)展成熟的微生物育種技術(shù)，同時(shí)努力降低生產(chǎn)成本。我國(guó)的微生物絮凝劑研制正朝著這一方向邁進(jìn)，但是離工業(yè)化生產(chǎn)還有一定距離。

19

絮凝劑的種類(lèi)和投加劑量

絮凝劑的選擇和用量應(yīng)根據(jù)相似條件下的水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或原水混凝沉淀試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)厮巹┕?yīng)情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。選用的原則是價(jià)格便宜、易得，凈水效果好，使用方便，生成的絮凝體密實(shí)、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(guò)混凝燒杯攪拌試驗(yàn)來(lái)取得相應(yīng)數(shù)據(jù)?；炷囼?yàn)在燒杯中進(jìn)行，包括快速攪拌、慢速攪拌和靜止沉降三個(gè)步驟。

投入的絮凝劑經(jīng)過(guò)快速攪拌迅速分散并與水樣中的膠粒相接觸，膠粒開(kāi)始凝聚并產(chǎn)生微絮體；通過(guò)慢速攪拌，微絮體進(jìn)一步互相接觸長(zhǎng)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(guò)對(duì)混凝效果的綜合評(píng)價(jià)，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(yàn)用六聯(lián)攪拌機(jī)，它有六個(gè)可垂直移動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，其底部位置處帶有攪拌葉片，葉片尺寸6cm×2cm。

轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)時(shí)間可以預(yù)先設(shè)定，能自動(dòng)工作。一般試驗(yàn)按快速攪動(dòng)2min，n=300r/min；慢速攪動(dòng)3min，n=60r/min。試驗(yàn)時(shí)在6個(gè)1000mL大燒杯中加入1L原水后，分別放在六個(gè)轉(zhuǎn)軸的正下方，將轉(zhuǎn)軸下移到底；再在連接在一水平轉(zhuǎn)軸上的6個(gè)小玻璃燒杯內(nèi)，依次加入不同數(shù)量的藥液，轉(zhuǎn)動(dòng)水平軸，則小管內(nèi)的藥液同時(shí)倒入相應(yīng)的原水中。然后啟動(dòng)攪拌器使其自動(dòng)工作。

攪動(dòng)自動(dòng)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(jì)測(cè)量上清液的濁度。以投藥量為橫坐標(biāo)，上清液的剩余濁度為縱坐標(biāo)，繪制成曲線將不同絮凝劑的效果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)除濁效果和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yàn)方法可分單因素試驗(yàn)和多因素試驗(yàn)兩種。試驗(yàn)時(shí)要做到所用原水與實(shí)際水質(zhì)完全相同，同時(shí)在根據(jù)水的pH值、雜質(zhì)性質(zhì)等因素考慮確定絮凝劑的種類(lèi)、投加量、投加順序，而且試驗(yàn)應(yīng)該是實(shí)際過(guò)程的模擬，兩者的水力條件（主要是GT值）必須相同或接近。

2 、助凝劑

助凝劑：輔助絮凝劑發(fā)揮作用，加強(qiáng)混凝效果。

01

助凝劑的作用

在廢水的混凝處理中，有時(shí)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(chēng)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(guò)調(diào)節(jié)和改善混凝條件、起到輔助絮凝劑產(chǎn)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(jié)構(gòu)，可以使無(wú)機(jī)絮凝劑產(chǎn)生的細(xì)小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。

02

常用助凝劑的種類(lèi)

助凝劑種類(lèi)較多，但按它們?cè)诨炷^(guò)程中所起作用來(lái)說(shuō)大致可分為如下兩類(lèi)：

（1）調(diào)節(jié)或改善混凝條件的藥劑

混凝過(guò)程應(yīng)該在一定的pH值范圍內(nèi)進(jìn)行，如果原水pH值不能滿(mǎn)足此要求，則應(yīng)調(diào)整原水的pH值，這類(lèi)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(shí)，可以投加CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等堿性物質(zhì)(常用的為石灰)；而PH值較高時(shí)，則常用硫酸或CO2來(lái)降低原水的pH值。

對(duì)溶解性有機(jī)物含量較大的廢水，可用Cl2等氧化劑來(lái)破壞有機(jī)物，提高對(duì)溶解性有機(jī)物的去除效果。另外亞鐵鹽作絮凝劑時(shí)，可用氯氣將亞鐵(Fe2+)氧化成高價(jià)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(jié)實(shí)性的助凝劑

混凝的結(jié)果要求生成粒度大、密度大和結(jié)實(shí)的礬花，既有利于沉淀，又不易破碎。為獲得此種結(jié)果，結(jié)合水質(zhì)的特點(diǎn)，有時(shí)必須在水中加入某種物質(zhì)或藥劑。

如含有不宜沉降的質(zhì)地較輕雜質(zhì)的低濁廢水中，加入二氧化硅、活性炭、粘土一類(lèi)較粗顆?；蚧亓鞑糠殖恋砦勰嗫善鸬郊又亍⒓哟蟮\花的作用；當(dāng)采用鋁鹽、鐵鹽作絮凝劑只能產(chǎn)生細(xì)小而松散的絮凝體時(shí)，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(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小而松散的絮凝體變得粗大而密實(shí)。

03

絮凝劑、助凝劑的應(yīng)用

廢水處理中投加絮凝劑可加速?gòu)U水中固體顆粒物的聚集和沉降，同時(shí)也能去除部分溶解性有機(jī)物。

這種方法具有投資少，操作簡(jiǎn)單，靈活等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于處理水量小，懸浮雜質(zhì)含量較大的廢水。采用無(wú)機(jī)絮凝劑時(shí)，因?yàn)橥端幜看螅a(chǎn)生的污泥量也大，所以實(shí)際應(yīng)用中主要采用人工合成有機(jī)高分子絮凝劑OPF，或采用無(wú)機(jī)絮凝劑與OPF相結(jié)合的方式。

據(jù)有關(guān)報(bào)道，在初級(jí)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(zhì)，而使用非離子型聚丙烯酰胺(PAM)時(shí)的效果不好。經(jīng)驗(yàn)表明，在初級(jí)沉淀池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺，可去除進(jìn)場(chǎng)廢水中50%以上的懸浮粒子及40%以上的BOD5。

在廢水的初級(jí)沉淀處理中，將有機(jī)高分子聚電解質(zhì)與無(wú)機(jī)絮凝劑的混合使用，要比它們各自單獨(dú)使用效果更好。由于進(jìn)場(chǎng)廢水中懸浮粒子的濃度、粒徑分布及種類(lèi)等隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，就使得絮凝劑的最佳劑量有時(shí)難以控制。

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

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

二次沉淀池中常使用陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)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(zhì)有一部分在進(jìn)入二次沉淀池后繼續(xù)發(fā)揮作用，而且二次沉淀池中所添加的聚電解質(zhì)在污泥回流中能反復(fù)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(zhǎng)期以來(lái)，人們一直采用投加金屬鹽類(lèi)無(wú)機(jī)絮凝劑的方法來(lái)去除廢水中的部分磷酸鹽。

但實(shí)驗(yàn)證明，在保證磷酸根的去除率沒(méi)有降低的前提下，用陽(yáng)離子聚合物代替無(wú)機(jī)絮凝劑可以取得同樣的除磷效果，這說(shuō)明聚合物參與了對(duì)陰離子磷酸根的吸附。

例如某廢水處理場(chǎng)在混凝處理工藝中，用12mg/L硫酸鐵和3mg/L高電荷密度的陽(yáng)離子聚合物，以及0.2mg/L高分子量的陰離子聚合物復(fù)合，代替原來(lái)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(shí)，采用混凝處理后，可以使活性污泥階段產(chǎn)生的污泥中無(wú)機(jī)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(guò)濾、浮選等處理工藝中，通過(guò)使用無(wú)機(jī)絮凝劑和聚電解質(zhì)助凝劑，可以提高出水水質(zhì)。結(jié)合廢水水質(zhì)特點(diǎn)，絮凝劑可以單獨(dú)使用，也可以多種絮凝劑復(fù)合使用或一主一輔復(fù)配使用（輔者作為助凝劑）。絮凝劑的選擇可以通過(guò)燒杯靜態(tài)試驗(yàn)初步篩選，再在生產(chǎn)裝置上驗(yàn)證確定。

3、調(diào)理劑

調(diào)理劑：又稱(chēng)為脫水劑，用于對(duì)脫水前剩余污泥的調(diào)理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

01

常用污泥調(diào)理劑的種類(lèi)

調(diào)理劑又稱(chēng)脫水劑，可分為無(wú)機(jī)調(diào)理劑和有機(jī)調(diào)理劑兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)調(diào)理劑一般適用于污泥的真空過(guò)濾和板框過(guò)濾，而有機(jī)調(diào)理劑則適用于污泥的離心脫水和帶式壓濾脫水。

（1）無(wú)機(jī)調(diào)理劑

最有效、最便宜也是最常用的無(wú)機(jī)調(diào)理劑主要有鐵鹽和鋁鹽兩大類(lèi)。鐵鹽調(diào)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(diào)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(wú)機(jī)調(diào)理劑后，可以大大加速污泥的濃縮過(guò)程，改善過(guò)濾脫水效果。而且鐵鹽和石灰聯(lián)用可以進(jìn)一步提高調(diào)理效果。投加無(wú)機(jī)調(diào)理劑的缺點(diǎn)一是用量較大，一般來(lái)說(shuō)，投加量要達(dá)到污泥干固體重量的5%～20%，從而導(dǎo)致濾餅體積增大；二是無(wú)機(jī)調(diào)理劑本身具有腐蝕性（尤其是鐵鹽），投加系統(tǒng)要具有防腐性能。

應(yīng)當(dāng)注意的是，采用氯化鐵作為調(diào)理劑時(shí)，會(huì)增加對(duì)脫水污泥處理設(shè)備金屬構(gòu)件的腐蝕性，因此所配備的脫水污泥處理設(shè)備的防腐等級(jí)應(yīng)適當(dāng)提高。

（2）有機(jī)調(diào)理劑

有機(jī)合成高分子調(diào)理劑種類(lèi)很多，按聚合度可分為低聚合度（分子量約為1千～幾萬(wàn)）和高聚合度（分子量約為幾十萬(wàn)～幾百萬(wàn)）兩種；按離子型分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型、陰陽(yáng)離子型等。與無(wú)機(jī)調(diào)理劑相比，有機(jī)調(diào)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(méi)有腐蝕性。

用于污泥調(diào)理的有機(jī)調(diào)理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝劑產(chǎn)品，主要有陽(yáng)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(lèi)。

其中陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺能中和污泥顆粒表面的負(fù)電荷并在顆粒間產(chǎn)生架橋作用而顯示出較強(qiáng)的凝聚力，調(diào)理效果顯著，但費(fèi)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(lián)用法，利用帶有正電荷的Ca(OH)2絮體物將帶負(fù)電的絮凝劑和污泥顆粒吸附在一起，形成一種復(fù)合的凝聚體系。

02

如何選擇污泥調(diào)理劑？

（1）調(diào)理劑的品種特點(diǎn)

就常用的鋁鹽和鐵鹽無(wú)機(jī)調(diào)理劑而言，使用鋁鹽時(shí)的藥劑投加量較大，所形成的絮體密度較小，調(diào)理效果較差，在脫水過(guò)程中會(huì)堵塞濾布。

因此，在選用無(wú)機(jī)調(diào)理劑時(shí)，盡可能采用鐵鹽；當(dāng)使用鐵鹽會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題時(shí)，再考慮采用鋁鹽。無(wú)機(jī)調(diào)理劑與有機(jī)調(diào)理劑相比，藥劑投加量較大，形成的絮體顆粒細(xì)小，但絮體強(qiáng)度較高。因此在利用真空過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)使污泥脫水時(shí)，可以考慮采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑。

與無(wú)機(jī)調(diào)理劑相比，有機(jī)調(diào)理劑藥劑投加量較小，形成的絮體粗大，但絮體強(qiáng)度較低，比無(wú)機(jī)調(diào)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(wú)機(jī)調(diào)理劑還是有機(jī)調(diào)理劑，都不易恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

因此在利用離心脫水機(jī)和帶式壓濾機(jī)使污泥脫水時(shí)，可以考慮采用有機(jī)調(diào)理劑。在采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑或有機(jī)調(diào)理劑中的一種難以達(dá)到理想的調(diào)理效果時(shí)，可以考慮將無(wú)機(jī)和有機(jī)調(diào)理劑復(fù)配使用，有時(shí)能取得更好的調(diào)理效果。比如石灰和三氯化鐵聯(lián)合使用，不但能起到調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)還能增加污泥的孔隙率，促進(jìn)泥水分離。

（2）污泥性質(zhì)

不同性質(zhì)的污泥，選用調(diào)理劑的種類(lèi)和投加量也有很大差異。對(duì)有機(jī)物含量高的污泥，較為有效的調(diào)理劑是陽(yáng)離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑，而且有機(jī)物含量越高，越適宜選用聚合度越高的陽(yáng)離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑。

而對(duì)以無(wú)機(jī)物為主的污泥，則可以考慮采用陰離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑。污泥性質(zhì)的不同直接影響調(diào)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(dá)到一定的調(diào)理效果，所需調(diào)理劑的數(shù)量存在顯著差異。一般來(lái)說(shuō)，越難脫水的污泥其調(diào)理用藥劑量越大，污泥顆粒細(xì)小，會(huì)導(dǎo)致調(diào)理劑消耗量的增加，污泥中的有機(jī)物含量和堿度高，也會(huì)導(dǎo)致調(diào)理劑用量的加大。另外，污泥含固率也影響調(diào)理劑的投加量，一般污泥含固率越高，調(diào)理劑的投加量越大。

（3）溫度

污泥的溫度直接影響著無(wú)機(jī)鹽類(lèi)調(diào)理劑的水解作用，溫度低時(shí)，水解作用會(huì)變慢。如果溫度低于10oC，調(diào)理效果會(huì)明顯變差，可通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)調(diào)理時(shí)間的方法改善調(diào)理效果。

使用有機(jī)高分子調(diào)理劑時(shí)，如果配制藥液的母液或自來(lái)水溫度過(guò)低或污泥溫度過(guò)低，就會(huì)由于水的動(dòng)力粘滯度和高分子調(diào)理劑溶液本身的粘度變大而不利于稀釋均勻和調(diào)理混合均勻，進(jìn)而影響污泥調(diào)理效果和脫水效果。

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

（4）pH值

污泥的pH值決定無(wú)機(jī)鹽類(lèi)調(diào)理劑的水解產(chǎn)物形態(tài)，同一種調(diào)理劑對(duì)不同pH值的污泥的調(diào)理效果也大不相同。鋁鹽的水解反應(yīng)受pH值的影響很大，其凝聚反應(yīng)的最佳pH值范圍為5～7。當(dāng)pH值大于8或小于4時(shí)，難以形成絮體，也就是說(shuō)失去了調(diào)理的作用。

而高鐵鹽調(diào)理劑受pH值的影響較小，無(wú)論污泥呈酸性還是呈堿性，都能形成水解產(chǎn)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(chǎn)物能被氧化成溶解度較低的Fe(OH)₃絮體。

因此選用無(wú)機(jī)鹽類(lèi)調(diào)理劑時(shí)，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(yīng)的最佳范圍，最好更換使用另一種調(diào)理劑。否則就要考慮在對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理之前，投加酸或堿調(diào)整污泥的pH值，一般情況下，都不采取這種措施。

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

陽(yáng)離子型聚合電解質(zhì)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(yáng)離子型聚合電解質(zhì)性質(zhì)相反，陰離子型聚合電解質(zhì)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(yáng)離子型聚合電解質(zhì)的情況稍有不同，在等電點(diǎn)時(shí)，整個(gè)分子呈中性，正負(fù)兩種電荷相互吸引，故分子緊密卷曲成團(tuán)。在等電點(diǎn)兩側(cè)，分子上都會(huì)有一種電荷過(guò)剩，因互相排斥作用而使分子趨向舒展。

（5）配制濃度

調(diào)理劑的配制濃度不僅影響調(diào)理效果，而且影響藥劑消耗量和泥餅產(chǎn)率，其中有機(jī)高分子調(diào)理劑影響更為顯著。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)高分子調(diào)理劑配制濃度越低，藥劑消耗量越少，調(diào)理效果越好。

這是因?yàn)橛袡C(jī)高分子調(diào)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(fā)揮得越好，調(diào)理效果當(dāng)然也越好。但配制濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低泥餅產(chǎn)率。

而無(wú)機(jī)高分子調(diào)理劑的調(diào)理效果幾乎不受配制濃度的影響。經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)研究表明，有機(jī)高分子調(diào)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(dāng)采用不止一種調(diào)理劑時(shí)，調(diào)理劑投加的順序也會(huì)影響調(diào)理效果。當(dāng)采用鐵鹽和石灰作調(diào)理劑時(shí)，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(diào)理劑總的消耗量也較少。

當(dāng)采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑和有機(jī)高分子調(diào)理劑聯(lián)合調(diào)理污泥時(shí)，先投加無(wú)機(jī)調(diào)理劑，再投加有機(jī)高分子調(diào)理劑，一般可以取得較好的調(diào)理效果。

（7）混合反應(yīng)條件

要想達(dá)到最好的調(diào)理效果，污泥與調(diào)理劑實(shí)現(xiàn)完全充分的混合是非常必要的。但值得注意的是，污泥與調(diào)理劑混合反應(yīng)形成絮體后，決不能再被破壞，因?yàn)樾躞w一旦受到破壞就很難恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

經(jīng)驗(yàn)表明，針對(duì)某種污泥，使用某種調(diào)理劑，只有混合反應(yīng)的強(qiáng)度和時(shí)間在一定范圍內(nèi)，才能取得較好的調(diào)理效果，而且調(diào)理效果會(huì)隨著停留時(shí)間的增加而降低。

這就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定了調(diào)理的時(shí)間和強(qiáng)度后，必須在實(shí)際操作中嚴(yán)格遵守執(zhí)行。一方面不能隨意延長(zhǎng)或縮短混合反應(yīng)的時(shí)間，另一方面要盡可能快地使調(diào)理后的污泥進(jìn)入脫水機(jī)。

03

調(diào)理劑投加量的確定

污泥調(diào)理的藥劑消耗量沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)污泥的品種、消化程度、固體濃度等具體性質(zhì)的不同，投加量會(huì)出現(xiàn)一定的差異。因此，大多是在實(shí)驗(yàn)室或在現(xiàn)場(chǎng)直接試驗(yàn)確定調(diào)理劑的種類(lèi)及具體投加量。

一般來(lái)說(shuō)，按污泥干固體重量的百分比計(jì)，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(yáng)離子型聚丙烯酰胺為0.1%～0.3%。

據(jù)有關(guān)資料介紹，由于常用的聚丙烯酰胺系列有機(jī)合成高分子調(diào)理劑的價(jià)格較為昂貴（有的品種是普通無(wú)機(jī)調(diào)理劑的十幾甚至二十倍以上），雖然其投加量較少，但折合調(diào)理每噸污泥的費(fèi)用，使用有機(jī)合成高分子調(diào)理劑的成本仍然較高。

普遍的做法是優(yōu)選無(wú)機(jī)調(diào)理劑，當(dāng)無(wú)機(jī)調(diào)理劑作用較差、難以達(dá)到理想的調(diào)理效果時(shí)，再考慮使用有機(jī)合成高分子調(diào)理劑或?qū)o(wú)機(jī)和有機(jī)調(diào)理劑復(fù)配使用。

04

使用調(diào)理劑的注意事項(xiàng)

為了更好地使用調(diào)理劑，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

充分了解和掌握被處理污泥的性質(zhì)（濃度、成分等），試驗(yàn)確定適合于污泥性質(zhì)和脫水機(jī)性質(zhì)的調(diào)理劑種類(lèi)，試驗(yàn)確定調(diào)理劑的注入點(diǎn)、反應(yīng)條件、投加量等，根據(jù)調(diào)理劑的性質(zhì)確定調(diào)理劑的溶解、儲(chǔ)存等使用方法。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)調(diào)理劑適用于真空過(guò)濾脫水和板框壓濾脫水，而有機(jī)調(diào)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(jī)和帶式壓力脫水機(jī)時(shí)，為了形成不易破碎的粗大絮凝物，一般使用分子量在10萬(wàn)、甚至100萬(wàn)以上的陽(yáng)離子系列高分子調(diào)理劑。

同時(shí)還要注意，由于離心脫水機(jī)是在2000～3000G的高離心力下進(jìn)行固液分離，使用分子量越大的高分子調(diào)理劑，越容易形成堅(jiān)固的絮凝物，越有利于脫水；而對(duì)帶式壓濾脫水機(jī)來(lái)講，分子量過(guò)高時(shí)，調(diào)理劑的部分粘性會(huì)殘留在絮凝物上，從而導(dǎo)致濾餅在濾布上的剝離性較差。就陽(yáng)離子調(diào)理劑而言，對(duì)于同樣污泥，和離心脫水機(jī)相比，帶式壓力脫水機(jī)要求調(diào)理劑的陽(yáng)離子度較高、而投加量較少。

一般來(lái)說(shuō)，污泥濃度高時(shí)，使用高分子量的調(diào)理劑效果較好，而污泥濃度低時(shí)，使用分子量較低的調(diào)理劑效果較好。

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

當(dāng)前使用較多的陽(yáng)離子調(diào)理劑是聚丙酰胺的共聚物或氨基甲基化變性物，通過(guò)調(diào)整陽(yáng)離子變性條件，可得到不同陽(yáng)離子度的調(diào)理劑。根據(jù)陽(yáng)離子度的不同（可用膠體滴定法測(cè)定），陽(yáng)離子調(diào)理劑可分為高、中、低陽(yáng)離子度調(diào)理劑。

05

脫水劑、調(diào)理劑與絮凝劑、助凝劑的關(guān)系

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

絮凝劑應(yīng)用于去除污水中懸浮物，是水處理領(lǐng)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(nèi)投加的數(shù)量來(lái)表示。

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

助凝劑用在水處理領(lǐng)域作為絮凝劑的助劑時(shí)被稱(chēng)為助凝劑，同一種助凝劑在剩余污泥處理時(shí)一般不稱(chēng)助凝劑，而是統(tǒng)稱(chēng)為調(diào)理劑或脫水劑。

使用絮凝劑時(shí)，由于水中的懸浮物數(shù)量畢竟有限，為了實(shí)現(xiàn)絮凝劑與懸浮顆粒的充分接觸，需要配備混合、反應(yīng)設(shè)施，并且都要具有足夠的時(shí)間，比如混合需要幾十秒到數(shù)分鐘、反應(yīng)則需要15～30min。

而污泥脫水時(shí)從投加調(diào)理劑到污泥進(jìn)入脫水機(jī)往往只有幾十秒的時(shí)間，即只有相當(dāng)于絮凝劑的混合過(guò)程、沒(méi)有反應(yīng)的時(shí)間，而且經(jīng)驗(yàn)也表明，調(diào)理效果會(huì)隨著逗留時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

4、破乳劑

破乳劑：有時(shí)也稱(chēng)脫穩(wěn)劑，主要用于對(duì)含有乳化油的含油廢水氣浮前的預(yù)處理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

在浮選過(guò)程中，有時(shí)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(duì)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(huì)影響后步工序，造成精礦溢流損失或尾礦廢水對(duì)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(shí)需先調(diào)整乳濁液的pH值，對(duì)于強(qiáng)堿、強(qiáng)酸乳濁液一般需將pH值調(diào)至1～10的范圍。在石油、化工、毛紡和機(jī)械加工等行業(yè)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(chǎng)破乳法）以外，也常用破乳劑進(jìn)行化學(xué)處理。普遍使用的破乳劑是由多種組分構(gòu)成的高分散性的混合物。對(duì)水包油型乳濁液的破乳通常用帶有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺等陽(yáng)離子的無(wú)機(jī)物作破乳劑，如無(wú)機(jī)酸、硫酸鐵等；而對(duì)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(dāng)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(dòng)力的攪動(dòng)下，這些固體可以以乳化的狀態(tài)存在于水中，形成乳濁液。理論上講這種體系是不穩(wěn)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(tài)很?chē)?yán)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(wěn)定的油包水或者水包油結(jié)構(gòu)，其理論基礎(chǔ)是“雙電層結(jié)構(gòu)”。

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

01

破乳劑有何優(yōu)點(diǎn)？

1、油水分離速度快，2分鐘實(shí)現(xiàn)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(xù)污泥處理量。

4、低溫可以正常使用。  

02

破乳劑的應(yīng)用范圍

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

5、消泡劑

消泡劑：主要用于消除曝氣或攪拌過(guò)程中出現(xiàn)的大量泡沫。

功效性能：

1. 表面張力低，活性高，消泡力強(qiáng)。

2. 耐熱高溫?zé)o變化，揮發(fā)性低。

3. 化學(xué)穩(wěn)定性好，具有化學(xué)惰性，不與其它物質(zhì)發(fā)生反映，能在苛刻的條件下使用。

4. 無(wú)生理毒性，對(duì)使用體系沒(méi)有復(fù)作用。

5. 兼具消、抑泡作用，抑泡時(shí)間可達(dá)48小時(shí)以上。

01

消泡劑的種類(lèi)有哪些？

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

（1）硅（樹(shù)脂）類(lèi)：硅樹(shù)脂消泡劑又稱(chēng)乳劑型消泡劑，使用方法是將硅樹(shù)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(xì)粉是另一種消泡效果較好的硅類(lèi)消泡劑。

（2）表面活性劑類(lèi)：此類(lèi)消泡劑其實(shí)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(zhì)在水中保持穩(wěn)定的乳化狀態(tài)分散，從而避免生成泡沫。

（3）鏈烷烴類(lèi)：鏈烷烴類(lèi)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(lèi)的乳化型消泡劑類(lèi)似。

（4）礦物油類(lèi)：以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果，有時(shí)混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質(zhì)一起使用。此外，為使礦物油容易擴(kuò)散到發(fā)泡液表面，或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中，有時(shí)還可投加各種表面活性劑。

02

消泡劑的應(yīng)用范圍

水處理工藝設(shè)計(jì)，消泡速度快、抑泡持久，應(yīng)用于制藥、造紙、皮革、印染、城市污水生物法處理工藝和化學(xué)清洗等多種發(fā)泡體系。本品使用環(huán)保型配方，產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)害、不影響細(xì)菌繁殖。也可用于石油鉆井液泥漿體系消泡

6、pH調(diào)整劑

pH調(diào)整劑：用于將酸性廢水和堿性廢水的pH值調(diào)整為中性。

常用的pH調(diào)整劑

將含酸廢水pH值調(diào)高時(shí)，以堿或堿性氧化物為中和劑，而將堿性廢水pH值調(diào)低時(shí)則以酸或酸性氧化物做中和劑。調(diào)整酸性廢水pH值時(shí)經(jīng)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(diào)整堿性廢水pH值時(shí)一般采用硫酸、鹽酸。

在對(duì)含酸廢水進(jìn)行中和時(shí)，還可以就近使用一些堿性工業(yè)廢渣，比如化學(xué)軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機(jī)化工廠或乙炔發(fā)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(duì)堿性廢水進(jìn)行處理時(shí)，也可以使用煙道氣利用其中的CO₂、SO₂等酸性氣體對(duì)廢水中的堿進(jìn)行中和。

當(dāng)廢水的pH值過(guò)大或過(guò)小時(shí)，為減少pH值調(diào)整時(shí)所需的溶藥池和藥劑池容積及實(shí)現(xiàn)pH值調(diào)整的自動(dòng)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(diào)整劑。同時(shí)可以避免使用石灰類(lèi)堿劑所帶來(lái)的污泥問(wèn)題，減少二次污染的機(jī)會(huì)。

6、氧化還原劑

氧化還原劑：用于含有氧化性物質(zhì)或還原性物質(zhì)的工業(yè)廢水的處理。

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

①對(duì)廢水中希望去除的污染物質(zhì)有良好的氧化或還原作用，

②反應(yīng)后生成的物質(zhì)應(yīng)當(dāng)無(wú)害以避免二次污染，

③價(jià)格便宜、來(lái)源可靠，

④能在常溫下快速反應(yīng)、不需要加熱，

⑤反應(yīng)時(shí)所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。 

01

水處理中常用的氧化劑

①在接受電子后還原變成帶負(fù)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(fù)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(jià)正電荷的原子在接受電子后還原成帶低價(jià)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⁺。  

02

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(fù)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(fù)5價(jià)，在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞，同時(shí)自身被氧化成正三價(jià)；

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(jià)鐵離子Fe²⁺在給出一個(gè)電子后被氧化成三價(jià)鐵離子Fe³⁺；二氧化硫SO₂和亞硫酸鹽SO₃^2-中的四價(jià)硫在給出兩個(gè)電子后，被氧化成六價(jià)硫，形成SO₄^2-。 

8、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。

01

消毒劑的選擇

廢水經(jīng)一級(jí)或二級(jí)處理后，水質(zhì)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但其絕對(duì)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(yīng)進(jìn)行消毒處理。

目前，用氯化法消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人體健康已廣為人知，這是因?yàn)槁扰c水中有機(jī)物作用，同時(shí)有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機(jī)物，而取代作用則是氯與有機(jī)物結(jié)合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

美國(guó)規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國(guó)、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國(guó)1985年版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)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(dāng)?shù)耐秳┝?，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(zhì)的生成。

各種消毒劑的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表8--2。參考此表，可以初步確定應(yīng)該使用的消毒劑。

02

消毒劑的種類(lèi)和特點(diǎn)

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

次氯酸類(lèi)消毒劑的弱點(diǎn)是容易和水中的有機(jī)物生成氯代烴，而氯代烴已被確認(rèn)為是對(duì)人體健康極為不利的，同時(shí)處理過(guò)的水會(huì)有一些令人不快的氣味。

次氯酸類(lèi)消毒劑粉塵和放出的氯氣對(duì)人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強(qiáng)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(huán)境要陰涼、通風(fēng)和干燥，遠(yuǎn)離熱源和火種，不能與有機(jī)物、酸類(lèi)及還原劑共儲(chǔ)混運(yùn)，運(yùn)輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時(shí)動(dòng)作要輕，避免碰撞和滾動(dòng)。

次氯酸類(lèi)消毒劑消毒時(shí)往往發(fā)生的是取代反應(yīng)，這也是使用次氯酸類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時(shí)發(fā)生的是純氧化反應(yīng)，因而可以破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，在殺菌的同時(shí)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(yùn)行費(fèi)用高（大約0.1元/m³）；后者一次性投資高，運(yùn)行費(fèi)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(shí)間內(nèi)達(dá)到消毒的效果，經(jīng)過(guò)臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群等微生物指標(biāo)可以達(dá)到要求，但他們的缺點(diǎn)是瞬時(shí)反應(yīng)，無(wú)法保持效果，抵抗管道內(nèi)微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統(tǒng)使用這兩種方法消毒時(shí)，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(wǎng)末梢有足夠的余氯量。

03

氯的物化性質(zhì)

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個(gè)大氣壓時(shí)的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強(qiáng)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(diǎn)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?yōu)?00L。氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強(qiáng)烈刺激性的窒息氣體，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)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?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。

氯是一種強(qiáng)氧化劑，具有殺菌能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。

氯消毒的機(jī)理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細(xì)胞壁內(nèi)擴(kuò)散，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質(zhì)，抑制并殺死微生物。

04

如何防止氯中毒？

雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m³，但長(zhǎng)期在低于此值的環(huán)境中工作，也會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，表現(xiàn)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(shí)間暴露在高氯環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致急性中毒。輕度急性中毒表現(xiàn)為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現(xiàn)為支氣管痙攣和水腫，甚至出現(xiàn)昏迷或休克。為防止出現(xiàn)氯中毒的措施可總結(jié)如下：

（1）經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對(duì)氯味的敏感程度會(huì)有所降低，常常會(huì)在聞不到氯味的時(shí)候，人就已經(jīng)受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開(kāi)設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，隨時(shí)對(duì)其中的氯濃度進(jìn)行檢測(cè)。

（2）加氯間要靠近加氯點(diǎn)，兩者間距不超過(guò)30m。加氯間建筑要堅(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門(mén)外開(kāi)，并與其他工作間嚴(yán)格分開(kāi)、沒(méi)有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當(dāng)氯氣在室內(nèi)泄漏后，會(huì)將空氣排擠出去，在封閉的室內(nèi)下部積聚并逐漸向上擴(kuò)散。所以加氯間的底部必須安裝強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)施，進(jìn)氣孔要設(shè)在高處。

（3）加氯間門(mén)外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)也要設(shè)在室外，在進(jìn)入加氯間之前，先進(jìn)行通風(fēng)。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(wěn)定，同時(shí)還要有應(yīng)對(duì)突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池，并定時(shí)檢驗(yàn)，保證堿液隨時(shí)有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴(yán)重泄漏時(shí)，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。

（4）當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有人急性氯中毒后，要設(shè)法迅速將中毒者轉(zhuǎn)移到具有新鮮空氣的地方，對(duì)呼吸困難者，應(yīng)當(dāng)讓其吸氧，嚴(yán)禁進(jìn)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。

05

使用液氯時(shí)的注意事項(xiàng)

液氯是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)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(yùn)輸，使用時(shí)，液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶?jī)?nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩?，以免氣化時(shí)壓力過(guò)高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對(duì)銅、鐵和鋼等金屬?zèng)]有腐蝕性，但遇水或受潮時(shí)，化學(xué)活性增強(qiáng)，能腐蝕大多數(shù)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(jìn)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(shí)，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數(shù)量受到限制時(shí)，需要對(duì)氯瓶進(jìn)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(xù)淋灑氯瓶的方法對(duì)氯瓶加溫。

⑶要經(jīng)常用10%氨水檢查加氯機(jī)與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現(xiàn)加氯機(jī)的氯氣管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)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(kāi)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(lái)的是氯氣而不是液氯。開(kāi)氯瓶總閥時(shí)，要先緩慢開(kāi)半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開(kāi)。如果閥門(mén)難以開(kāi)啟，不能用榔頭敲擊，也不能長(zhǎng)板手硬扳，以防將閥桿擰斷。

06

使用次氯酸鈉注意事項(xiàng)

固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩(wěn)定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)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(jìn)行反應(yīng)。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費(fèi)用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后立即投加。利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水(沿海地區(qū)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(chǎn)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(huán)境下存放。電解生產(chǎn)次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時(shí)生產(chǎn)多少。氣溫低于30℃時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過(guò)30℃，每天損失有效氯可達(dá)0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲(chǔ)備量以備用，一般夏天儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)一天，冬天不超過(guò)7d。

07

使用漂白粉的注意事項(xiàng)

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(zhì)極不穩(wěn)定，日光照射、受熱均能使其變質(zhì)而降低有效氯成分。

與有機(jī)物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會(huì)發(fā)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(wěn)定性比漂白粉高，可以在常溫下儲(chǔ)存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計(jì)的加氯量、接觸時(shí)間等參數(shù)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(shè)混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水?dāng)嚢璩?0%～15%溶液，再加水調(diào)成1%～2%濃度的溶液?；旌铣赝ǔＳ懈舭迨脚c鼓風(fēng)式兩種。用氯片消毒時(shí)，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤(rùn)溶解氯片，并與之混合，然后再進(jìn)接觸池。

08

二氧化氯的物化性質(zhì)

二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對(duì)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(fā)。

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(jī)物接觸摩擦，都可能發(fā)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(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì)發(fā)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(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開(kāi)容器中的ClO₂水溶液，ClO₂含量會(huì)下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。

市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無(wú)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(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光。因此，采用二氧化氯消毒時(shí)，最好在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境水體沒(méi)有污染。

09

使用二氧化氯注意事項(xiàng)

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(zhì)和投加用途而定。當(dāng)僅作為消毒劑時(shí)，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當(dāng)兼用作除嗅劑時(shí)，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當(dāng)兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機(jī)物時(shí)，投加范圍是1～1.5mg/L。

⑵二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，其輸送和存儲(chǔ)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(xiàn)場(chǎng)制備二氧化氯的方法時(shí)，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過(guò)程中析出或泄漏氣體的措施。

⑷在工作區(qū)和成品儲(chǔ)藏室內(nèi)，要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，門(mén)外配備防護(hù)用品。

⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒(méi)有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時(shí)要控制好反應(yīng)強(qiáng)度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)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(chǔ)存于陰涼通風(fēng)處，避免陽(yáng)光直射和與空氣接觸，運(yùn)輸時(shí)要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光環(huán)境，并盡量平穩(wěn)。

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(yè)中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應(yīng)的辦法生產(chǎn)，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(yīng)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(shí)，先調(diào)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(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室中充分混合和反應(yīng)，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(yīng)的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過(guò)量氯。

其他方法與上述方法的操作基本類(lèi)似，為保證反應(yīng)過(guò)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(guò)量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率。生成的ClO₂溶液可按照合適的投加量直接加到水中進(jìn)行消毒。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，但實(shí)際上，這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。

以上藥劑的種類(lèi)雖然很多，但一種藥劑在不同的場(chǎng)合使用，起到的作用不同，也就會(huì)擁有不同的稱(chēng)呼。比如說(shuō)Cl₂，應(yīng)用在加強(qiáng)污水的混凝處理效果時(shí)被稱(chēng)為助凝劑，用于氧化廢水中的氰化物或有機(jī)物時(shí)被稱(chēng)為氧化劑，用于消毒處理自然就被稱(chēng)為消毒劑。