水處理中絮凝劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展

許 瓊，毛晨鵬，周 芯，陳 肸

(青島理工大學(xué)，山東 青島 266033)

水處理中絮凝劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展

許 瓊，毛晨鵬，周 芯，陳 肸

(青島理工大學(xué)，山東 青島 266033)

為保證我國水資源可持續(xù)利用，解決現(xiàn)階段我國水環(huán)境污染問題，我國科研人員借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和方法，研發(fā)出多種水處理工藝?，F(xiàn)階段，絮凝劑在水處理中的應(yīng)用比較廣泛，在污染水源和廢水治理中發(fā)揮著重要作用。結(jié)合實(shí)際情況，就水處理中絮凝劑的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步提高水處理質(zhì)量和效率提供幫助。

水處理；絮凝劑；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

為更好解決水污染和水供給問題，針對(duì)水處理和凈化做了大量研究和分析。通過積極應(yīng)用物理化學(xué)生物等手段，盡量除去水源中的有毒有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了水資源高效循環(huán)利用，其中絮凝劑是近幾年水處理中應(yīng)用比較廣泛的一種物質(zhì)，過去處理水的絮凝劑主要是有機(jī)高分子化合物和無機(jī)絮凝劑，但隨著近些年化學(xué)科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，絮凝劑種類由過去傳統(tǒng)高分子化學(xué)制劑，向著復(fù)合形式凝聚轉(zhuǎn)變，生物技術(shù)逐漸應(yīng)用到絮凝劑生產(chǎn)加工中。

1 水處理中絮凝劑應(yīng)用研究分析

1.1 無機(jī)化合物絮凝劑

無機(jī)化合物絮凝劑主要包含兩個(gè)類型，一個(gè)是鋁鹽類絮凝劑，另一個(gè)是鐵鹽類絮凝劑。鋁鹽化合物類絮凝劑主要包含明礬、氯化鋁等，而鐵鹽化合物類絮凝劑主要包含硫酸鐵、氯化鐵、氯化鈣等。其中鋁鹽化合物類絮凝劑是一種效果比較明顯的處理劑，在很長一段時(shí)間內(nèi)被應(yīng)用于水處理凈化。但隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，大量研究文獻(xiàn)證明鋁鹽類化合物進(jìn)入人體內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)中毒癥狀，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致老年癡呆等疾病發(fā)生。鐵鹽化合物類絮凝劑對(duì)人體相對(duì)安全，但是很多鐵鹽類化合物絮凝劑對(duì)鐵質(zhì)設(shè)備會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕，并且這類絮凝劑具有明顯的顏色變化，在具體應(yīng)用過程中，具有很大的局限性。此外，在19世紀(jì)60年代初期，很多國家就開始制備和應(yīng)用了無機(jī)高分子絮凝劑，這類絮凝劑較傳統(tǒng)的金屬鹽化合物絮凝劑來說，增加了很多羥基絡(luò)離子，這類絮凝劑在處理污染水過程中，在蓄積和沉淀水中的膠狀物同時(shí)可以令膠體離子由相持狀態(tài)變成相吸狀態(tài)，破壞膠體粒子的結(jié)構(gòu)，最終提高水處理效果。

1.2 有機(jī)高分子絮凝劑

有機(jī)高分子絮凝劑分為天然類有機(jī)高分子絮凝劑和化工合成類有機(jī)高分子絮凝劑。前者多數(shù)是由自然狀態(tài)下的蛋白質(zhì)、淀粉、羧甲基纖維素鈉、動(dòng)物膠、多糖類化合物等自然化合構(gòu)成，所以其被稱為天然高分子絮凝劑。該種絮凝劑進(jìn)行水處理的代謝產(chǎn)物不會(huì)造成二次污染，對(duì)水源的處理效果較好。但天然類有機(jī)高分子絮凝劑保存難度較大，需要保存在特定溫度環(huán)境或器材中，稍有操作不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致材料變性失去作用。相對(duì)于化工合成的有機(jī)高分子絮凝劑，其用量更大。化工類有機(jī)高分子絮凝劑主要通過人工化學(xué)方式合成，這類絮凝劑主要有聚丙烯酸胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡啶鹽等。由于該種絮凝劑，主要通過有機(jī)化學(xué)方式合成，生成物濃度較高，在對(duì)污染水源進(jìn)行處理過程中用量較少，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)取得很好的處理效果。化學(xué)反應(yīng)過程中，受外界條件干擾影響較小，但由于化工類合成的有機(jī)高分子絮凝劑成本較高，不能普遍應(yīng)用于各種污染水處理，經(jīng)常被用作一些特殊用途，如高污染、高濃度、高有機(jī)物殘留、高色度的污染廢水處理。天然有機(jī)高分子絮凝劑來源比較廣泛，屬于可再生資源，具有生物可降解性，價(jià)格便宜。

1.3 微生物類絮凝劑

微生物類絮凝劑是由多種微生物共同組成的一種有化學(xué)絮凝劑功能的物質(zhì)，具備很好的水處理效果，因此被稱為微生物絮凝劑。微生物類絮凝劑處理污染水的原理是通過多種微生物的新陳代謝實(shí)現(xiàn)對(duì)污染水中有害物質(zhì)的消耗和吸收，從而達(dá)到凈化水源的目的。微生物類絮凝劑主要通過自身新陳代謝作用在水中顆粒物上，然后加速水中顆粒物沉淀，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。微生物類絮凝劑是一種更加安全可靠高效的自然降解技術(shù)，水中微生物在新陳代謝過程中不會(huì)產(chǎn)生污染的二次產(chǎn)物。19世紀(jì)70年代末期，日本研究人員發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物，并開始了對(duì)這種絮凝劑的研究。我國關(guān)于微生物的絮凝劑研究較晚，目前還處于初級(jí)起步階段，通過近幾年研究，也取得了一定的研究成果。現(xiàn)階段由于相關(guān)技術(shù)條件還沒有達(dá)到相應(yīng)要求，對(duì)微生物的水處理作用機(jī)理研究還不是很明確，很多研究學(xué)者提出了多種解釋，但只能說明一種或多種現(xiàn)象，并不能全面概括微生物類絮凝劑的作用機(jī)理。從目前的研究情況來看，能夠產(chǎn)生絮凝作用的微生物主要包含以下三種：一是真菌類微生物，包括黃曲霉、醬油曲霉等。二是細(xì)菌類微生物，包括克雷伯氏菌、芽孢桿菌、假單胞菌和沙雷氏菌。三是放線菌類微生物。微生物類絮凝劑處理效果更優(yōu)、更強(qiáng)，并且綠色、無毒、無害，不會(huì)對(duì)水體造成二次污染，在未來有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.4 復(fù)合類絮凝劑

復(fù)合類絮凝劑是將前面三種絮凝劑綜合配比所形成的一種復(fù)合型絮凝劑，主要分為以下三種方式：一是將高分子有機(jī)絮凝劑和無機(jī)鹽絮凝劑相結(jié)合，這種結(jié)合方式是現(xiàn)階段應(yīng)用較廣泛的一種水處理方式，能夠發(fā)揮無機(jī)鹽絮凝劑中的綜合反應(yīng)和有機(jī)高分子絮凝劑中的架橋作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中污染物更加高效的吸附和沉淀。二是無機(jī)鹽類絮凝劑和微生物類絮凝劑相結(jié)合。將微生物和傳統(tǒng)無機(jī)鹽類絮凝劑進(jìn)行組合，解決傳統(tǒng)無機(jī)鹽類絮凝劑容易造成二次污染問題，該種組合模式是今后很長一段時(shí)間內(nèi)需要重點(diǎn)研究的課題。三是將多種微生物類絮凝劑組合在一起的復(fù)合型微生物類絮凝劑。將多種微生物進(jìn)行科學(xué)配比和組合，能夠達(dá)到水處理一加一大于二的效果。此外，實(shí)現(xiàn)多種微生物復(fù)合配比生產(chǎn)復(fù)合型微生物絮凝劑能夠大大降低生產(chǎn)成本，它可以由多種廉價(jià)培養(yǎng)基進(jìn)行混合菌群培養(yǎng)發(fā)酵得到，也可以在自然界中通過微生物代謝經(jīng)過相應(yīng)的處理而獲得。

2 水處理中絮凝劑發(fā)展趨勢

化學(xué)類絮凝劑，適用范圍更加廣泛，但由于化合物在進(jìn)行水處理后，會(huì)在水中留下一定的有毒有害物質(zhì)，如果處理不當(dāng)會(huì)對(duì)水體造成二次污染。通常情況下，化學(xué)絮凝劑是通過壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋及網(wǎng)布等作用達(dá)到凈化水源的目的，但這種理論并不能全部解釋所有的絮凝現(xiàn)象。微生物類絮凝劑無毒、安全高效，多種微生物在自然界中廣泛存在，但現(xiàn)階段多種菌種的篩選還處于初步實(shí)驗(yàn)階段，目前開發(fā)出來的品種和數(shù)量較少，還不能大面積推廣實(shí)行。今后，我們一方面要積極吸取先進(jìn)國家的研究經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)技術(shù)，結(jié)合我國水污染實(shí)際情況，研究出節(jié)約、高效、安全、環(huán)保的新型絮凝劑。另一方面，積極開展綠色化學(xué)技術(shù)研究，開發(fā)和推廣被水源污染較小的新型絮凝劑。進(jìn)一步加強(qiáng)絮凝劑作用機(jī)制研究，為絮凝劑產(chǎn)品推廣應(yīng)用提供理論支持。重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用綜合水處理技術(shù)，將化學(xué)絮凝劑和微生物類絮凝劑高效結(jié)合，最大程度發(fā)揮絮凝劑效果。

3 結(jié)語

我國是水資源污染相對(duì)嚴(yán)重的國家之一，加強(qiáng)對(duì)污染水的處理是提高水資源利用效率的重要舉措。絮凝劑在處理污染水源方面具有工藝簡單、操作方便、效果顯著的特點(diǎn)，在工業(yè)廢水處理中，已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)絮凝劑對(duì)人體會(huì)造成嚴(yán)重危害，同時(shí)還會(huì)對(duì)水源造成二次污染，需要我們積極探索更加廉價(jià)、高效、綠色、安全的絮凝劑。

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Researchandapplicationofflocculantsinwatertreatment

XU Qiong, MAO Chen-peng, ZHOU Xin, CHEN Xi

(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266033, China)

In order to ensure the sustainable utilization of water resources and to solve water environment pollution at this stage, researchers use the advanced experience and methods at home and abroad for reference to develop various water treatment technologies. At this stage, flocculants are widely used in water treatment and play an important role in wastewater treatment. The research and application progress of flocculants in water treatment were analyzed, which could help to further improve the quality and efficiency of water treatment.

Water treatment; Flocculants; Application; Development trend

X703.5

A

1674-8646(2017)24-0172-02

2017-10-26

許瓊(1989-)，女，青島理工大學(xué)在讀碩士。