十五、有機高分子絮凝劑種類分析

目前高分子絮凝劑的種類很多，按照其主要成分（包括改性所用的基質(zhì)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(zhì)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高聚物；動物膠和明膠屬于蛋白質(zhì)類物質(zhì)。

有機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，高分子化合物仍是一類重要的絮凝劑，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，有機高分子絮凝劑的毒性小，提取工藝簡單，無論是化學(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，這與重視合理利用資源，保護和改善環(huán)境的形勢密不可分。

十六、陰離子型聚丙烯酰胺水解度分析

水解比過大，加堿費用較高，水解比過小，又會使反應(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百分之二十左右，水解時間控制在2～4h。

陰離子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解時PAM分子中酰胺基轉(zhuǎn)化成羧基的百分比，但由于羧基數(shù)測定很困難，實際應(yīng)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。

十七、影響絮凝劑使用的因素分析

1、水中雜質(zhì)成分

水中雜質(zhì)顆粒大小參差不齊對混凝有利，細(xì)小而均勻會導(dǎo)致混凝效果很差。雜質(zhì)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(zhì)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(zhì)對混凝有不利影響。

2、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(zhì)及濃度。如果水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，則應(yīng)無機絮凝劑使其脫穩(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，將無機絮凝劑與高分子絮凝劑聯(lián)合使用，可明顯提高混凝效果，擴大應(yīng)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。

3、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，既要創(chuàng)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(yīng)時間要足夠長。

4、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)。混凝的水解多是吸熱反應(yīng)，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(zhì)顆粒的碰撞次數(shù)減少，同時水的剪切力加大，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(zhì)，從而降低混凝效果。

5、絮凝劑投加順序分析

當(dāng)使用多種絮凝劑時，需要通過試驗確定投加順序。一般來說，當(dāng)無機絮凝劑與有機絮凝劑并用時，應(yīng)先投加無機絮凝劑，再投加有機絮凝劑。而處理雜質(zhì)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(wěn)。

6、絮凝劑投加量解讀

使用混凝法處理任何廢水，都存在絮凝劑和投藥量，通常都要通過試驗確定，投加量過大可能造成膠體的再穩(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，有機高分子絮凝劑的投加范圍是1～5mg/L。

十八、微生物絮凝劑介紹

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(chǎn)的NOC--1。微生物絮凝劑從研究到生產(chǎn)的關(guān)鍵問題是發(fā)展成熟的微生物育種技術(shù)，同時努力降低生產(chǎn)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(yè)化生產(chǎn)還有距離。

微生物絮凝劑與傳統(tǒng)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(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，后者與有機絮凝劑為同類物質(zhì)。微生物絮凝劑具有傳統(tǒng)無機或有機絮凝劑所不能比擬的許多優(yōu)點，如不產(chǎn)生二次污染、生產(chǎn)成本低等。

十九、使用高分子有機絮凝劑的注意事項分析

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

對固體有機高分子絮凝劑進行溶解時，固體顆粒的投加點要在水流紊動的地方，同時要以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(jié)形成團塊，團塊的結(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(xù)溶藥池中甚至可以存在長達(dá)數(shù)天。

固體顆粒的投加點要遠(yuǎn)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差的地方，溶解不充分的有機高分子絮凝劑經(jīng)常會附著在軸上，日益積累，有時可以形成相當(dāng)大的粘團，如果不及時認(rèn)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(wěn)后，再投加有機高分子絮凝劑實現(xiàn)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。

二十、如何確定使用絮凝劑的種類和投加劑量？

絮凝劑的選擇和用量應(yīng)根據(jù)相似條件下的水廠運行經(jīng)驗或原水混凝沉淀試驗結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)厮巹┕?yīng)情況，通過技術(shù)經(jīng)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(yīng)數(shù)據(jù)。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(jīng)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(chǎn)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用量。

試驗用六聯(lián)攪拌機，它有六個可垂直移動的轉(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)時間可以預(yù)先設(shè)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(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個小玻璃燒杯內(nèi)，依次加入不同數(shù)量的藥液，轉(zhuǎn)動水平軸，則小管內(nèi)的藥液同時倒入相應(yīng)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(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行對比，根據(jù)除濁效果和綜合技術(shù)經(jīng)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(zhì)完全相同，同時在根據(jù)水的pH值、雜質(zhì)性質(zhì)等因素考慮確定絮凝劑的種類、投加量、投加順序，而且試驗應(yīng)該是實際過程的模擬，兩者的水力條件（主要是GT值）相同或接近。

二十一、什么是助凝劑？其作用是什么？

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(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)，可以使無機絮凝劑產(chǎn)生的細(xì)小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。

二十二、常用助凝劑的種類有哪些？

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(diào)節(jié)或改善混凝條件的藥劑

混凝過程應(yīng)該在pH值范圍內(nèi)進行，如果原水pH值不能滿足此要求，則應(yīng)調(diào)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(zhì)（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，有時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(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，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(xì)小而松散的絮凝體變得粗大而密實。

二十三、絮凝劑、助凝劑在強化廢水處理中的應(yīng)用有哪些？

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(yōu)點，特別適合于處理水量小，懸浮雜質(zhì)含量較大的廢水。采用無機絮凝劑時，因為投藥量大，產(chǎn)生的污泥量也大，所以實際應(yīng)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(jié)合的方式。

據(jù)有關(guān)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(zhì)，而使用非離子型聚丙烯酰胺（PAM）時的效果不好。經(jīng)驗表明，在初級沉淀池中投加1mg/L水解聚丙烯酰胺，可去除進場廢水中一半以上的懸浮粒子及BOD5。

在廢水的初級沉淀處理中，將有機高分子聚電解質(zhì)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(fā)生變化，就使得絮凝劑的劑量有時難以控制。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(zhì)，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，再加入有機高分子聚電解質(zhì)，可使絮凝時間減少到2～5min，而且形成的絮體也比較結(jié)實。

在用沉淀法去除水中帶色有機膠體雜質(zhì)時，可使用雙電解質(zhì)系統(tǒng)。先用帶有高正電荷的陽離子型聚電解質(zhì)使這些有機膠體脫穩(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(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(fù)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去除率明顯上升。同時，采用混凝處理后，可以使活性污泥階段產(chǎn)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(zhì)助凝劑，可以提高出水水質(zhì)。結(jié)合廢水水質(zhì)特點，絮凝劑可以單獨使用，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燒杯靜態(tài)試驗初步篩選，再在生產(chǎn)裝置上驗證確定。