淺談廢水處理中高分子絮凝劑的應(yīng)用

尹奮平 烏蘭 吳尚 王霞

（西北民族大學(xué)化工學(xué)院 甘肅蘭州 730030）

淺談廢水處理中高分子絮凝劑的應(yīng)用

尹奮平 烏蘭 吳尚 王霞

（西北民族大學(xué)化工學(xué)院 甘肅蘭州 730030）

廢水處理過程中較多地使用了高分子絮凝劑，筆者在文中就四類復(fù)合型高分子絮凝劑進行簡述，包括無機復(fù)合高分子絮凝劑、有機復(fù)合高分子絮凝劑、無機-有機復(fù)合高分子絮凝劑和復(fù)合微生物絮凝劑，并對各自廢水處理過程中的應(yīng)用進展進行闡述，隨后比較了這些復(fù)合型高分子絮凝劑具有的優(yōu)缺點。最后對復(fù)合型高分子絮凝劑在未來的研發(fā)領(lǐng)域進行探討。

高分子絮凝劑；廢水處理；應(yīng)用

作為歷史最悠久的處理水方法，絮凝(混凝)法的成本較低，具有很強的操作性，現(xiàn)在已經(jīng)被國內(nèi)外廣泛地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。絮凝法的核心就是絮凝劑，在未來處理水領(lǐng)域也將以絮凝劑為中心展開研究。由于全球的人口在不斷增長，工業(yè)和農(nóng)業(yè)在持續(xù)發(fā)展，不可避免地會造成生活污水和工業(yè)廢水越來越多，種類也更加復(fù)雜；人們的生活水平得到發(fā)展的同時開始對水環(huán)境提出了更高的要求，水處理技術(shù)面臨更新?lián)Q代。這種復(fù)合型高分子絮凝劑處理水的原理就是通過不同類型絮凝劑混合，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而實現(xiàn)增強絮凝的效果，更廣泛地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，能夠大大節(jié)約絮凝劑用量，產(chǎn)生更少的污泥，直接減少水處理成本。

1 復(fù)合型絮凝劑的分類

1.1 無機-無機復(fù)合型高分子絮凝劑

由于這種無機-無機高分子復(fù)合絮凝劑可以在處理水的過程中提供大量的多羥基絡(luò)合離子，具有較好的絮凝效果。這種高分子絮凝劑可以有效吸附污染物膠體微粒，主要通過黏附、架橋、交聯(lián)作用，實現(xiàn)膠體的凝聚過程。此外，在處理水的過程中還會出現(xiàn)物理變化，絮凝劑中的電子可以中和膠體微粒及懸浮物表面蓄積的電荷。讓膠體離子相互吸引到一起，從而讓膠體絮凝沉淀下來。

1.1.1 聚硅鋁鹽系列絮凝劑

第一代聚硅鋁鹽系列絮凝劑優(yōu)化了傳統(tǒng)絮凝劑殘鋁量多的問題，能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)沉降，對處理池的腐蝕性小，實際絮凝效果要比無機絮凝劑明顯，目前我國正在進行這方面的研究。有國內(nèi)學(xué)者將聚硅氯化鋁應(yīng)用于廢水的處理，證明了聚硅氯化鋁具有更好的絮凝效果。

1.1.2 聚硅鐵鹽系列絮凝劑

這種絮凝劑含有的鐵離子能夠大大延長聚硅酸的膠凝時間，通過控制制備過程中各組分的適當配比，能夠得到同時兼有電中和作用和吸附架橋能力的聚硅酸鐵。國內(nèi)學(xué)者楊園晶在實驗室成功制備了聚合硅酸鐵，在混凝試驗中得到了以下結(jié)果：經(jīng)測定，該混凝劑的pH為2～3，含有6%～7%的SiO2，控制實驗溫度為25℃、硅和鐵的物質(zhì)的量比為1：1，經(jīng)反復(fù)實驗得出要想得到最佳的混凝效果應(yīng)控制熟化時間為35min以上。將聚合硅酸鐵和聚合硫酸鐵與聚合氯化鋁進行比較，前者在最佳投量上要少于后兩者，不過能夠得到更好的處理效果。要想獲得最佳的除濁效果，應(yīng)控制pH值為5～13，最終得到的水體能夠達到飲用水水質(zhì)標準。

1.1.3 聚硅鋁鐵系列絮凝劑

通過大量實驗操作，可知鋁鹽絮凝劑具有形成絮體大、脫色作用良好的特點，不過形成的絮體過于松散，作用時間過長；但是含鐵鹽的絮凝劑形成的絮體更加密實，不過最終出水有較深的顏色。當加入Fe與Al，就可以讓絮凝劑具有吸附架橋和電中和作用，同時還能集合鋁、鐵的優(yōu)點，增強絮凝的效果。

1.2 無機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑

無機絮凝劑在上個世紀60年代就開始了大量的研究，由于有機高分子絮凝劑同時得到了長足的發(fā)展和應(yīng)用。在有機高分子絮凝劑中含有-COO-，-NH-，-OH等親水基團，在結(jié)構(gòu)上是鏈狀和環(huán)狀的形式。通過利用無機-有機復(fù)合制造工藝，能夠有效集合有機無機的優(yōu)勢。目前，研制無機-有機復(fù)合高分子絮凝劑一般就是對這兩種類型的高分子絮凝劑進行復(fù)配，包括鋁系、鐵系、鐵鋁系、鎂系、聚硅酸鹽等。

1.3 有機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑

有關(guān)有機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑的研究尚且處于起步的階段。除了有機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑，常見的還有復(fù)配型有機-有機高分子絮凝劑。這種復(fù)合型高分子絮凝劑是對合成有機高分子復(fù)合絮凝劑和天然有機高分子改性絮凝劑的綜合應(yīng)用。目前已經(jīng)有大量的人工合成有機高分子絮凝劑被應(yīng)用到了水處理領(lǐng)域。丙烯酸的聚合物在人工合成的有機高分子絮凝劑中能夠制備成陽離子型、陰離子型、非離子型或兩性高分子絮凝劑，可以處理各種行業(yè)的廢水。國內(nèi)學(xué)者胡瑞等人在實驗室制備了陽離子聚丙烯酰胺類絮凝劑，通過在污水廠進行的廢水處理測試，得到了較好的結(jié)果，能夠去除高達80%的COD，去除95%的色度和濁度。由于其高效、安全的特性。因此得到了水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

1.4 復(fù)合型微生物絮凝劑

復(fù)合型微生物絮凝劑指的就是利用廉價底物在多菌株混合環(huán)境下通過充分發(fā)酵，得到的微生物絮凝劑。這種絮凝劑能夠簡單進行分離，具有較高的沉降效率，方便降解，并且最終產(chǎn)物對環(huán)境無害，在使用過程中不會出現(xiàn)二次污染，具有較好的普適性，是一種綠色高效安全的絮凝劑，在業(yè)內(nèi)被廣泛使用，得到了業(yè)界的認可，被稱為第二代絮凝劑。國內(nèi)也有部分學(xué)者提出了復(fù)合菌群的概念，用于產(chǎn)生高效微生物絮凝劑，主要處理的對象是靛藍印染廢水。通過對復(fù)合型微生物絮凝劑產(chǎn)生菌群進行研究，得到了其生長曲線變化圖，包括了各項參數(shù)的變動。通過分析后可知：最終得到的絮凝效果和細胞生長之間存在正相關(guān)關(guān)系。通過鑒定菌種發(fā)現(xiàn)不止一種微生物可以充當絮凝劑，不過在實際使用中還是沒有見到案例。

2 復(fù)合型高分子絮凝劑的優(yōu)缺點

由于無機復(fù)合型高分子絮凝劑在來源上非常廣，制備難度較低，對環(huán)境十分友好，成本較低，雖然由以上幾點優(yōu)點，不過因為這種絮凝劑主要由陽離子和陰離子結(jié)合制備而成。若降低產(chǎn)品的電荷就會影響絮凝效果，為保證實際效果只能增加用量。使用無機復(fù)合型高分子絮凝劑進行處理得到的水體中含有部分Al、Fe，應(yīng)當考慮它們帶來的毒副作用，排放的時候應(yīng)注意是否會影響居民的生活水源。有機復(fù)合型高分子絮凝劑能夠用更少的量得到相同的絮凝效果，而且處理的時間也較短，不過通常會帶來較大的毒性，成本問題也不得不考慮，使其在廢水處理領(lǐng)域并沒有大規(guī)模推廣使用。而無機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑則有效地結(jié)合了這兩者的優(yōu)點，能夠大大提高絮凝效果，控制水處理的成本。不過這種復(fù)合型絮凝劑也有可能會存在穩(wěn)定性和毒性方面的問題。正處于研究階段的復(fù)合微生物絮凝劑可以解決毒性的問題，最終降解的產(chǎn)物對環(huán)境友好，同時絮凝效果也比較良好，不過以目前所有的技術(shù)水平，很難尋找經(jīng)濟的微生物并進行大規(guī)模培養(yǎng)和工業(yè)化。

3 結(jié)語

一直以來，努力開發(fā)出更加高效，具有廣泛適用范圍、環(huán)保無毒經(jīng)濟的絮凝劑是水處理領(lǐng)域的一大研究重點。正由于復(fù)合型高分子絮凝劑在諸多方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)的單一絮凝劑，因此在最近幾年，絮凝劑市場逐漸被復(fù)合型高分子系列的絮凝劑占領(lǐng)。隨著工業(yè)的發(fā)展，水體中含有的物質(zhì)也越來越多，群眾對環(huán)境保護的呼聲也越來越高?，F(xiàn)在水處理領(lǐng)域正在廣泛使用的絮凝劑無法完全滿足要求。所以，我們還需要對復(fù)合型絮凝劑的理論與應(yīng)用進行長久的研究。

[1]蔣文天.無機高分子復(fù)合絮凝劑聚硅硫酸鹽處理印鈔廢水研究[D].南昌大學(xué),2008.

[2]王艷.聚鐵類無機高分子復(fù)合絮凝劑的制備及在高濃度淀粉廢水處理中的應(yīng)用[D].西北師范大學(xué),2009.

[3]尹奮平.改性天然高分子絮凝劑的制備及在廢水處理中的應(yīng)用研究[D].西北師范大學(xué),2005.

[4]李佳鳳.高效綠色生物絮凝劑的微波合成及其在廢水處理中的應(yīng)用[D].西安工程大學(xué),2011.

[5]郭俊元.微生物絮凝與改性沸石吸附聯(lián)合處理豬場廢水的研究[D].湖南大學(xué),2013.

尹奮平（1975—），男，甘肅隴南，碩士，講師，研究方向：環(huán)境友好高分子材料。

西北民族大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目（31920130062）。