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%，是便宜的除磷方法。

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，推動(dòng)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)程稱為絮凝?；旌?、凝聚和絮凝合起來(lái)稱為混凝，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處理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)先將硫酸鋁用于給水處理并取得專利以來(lái)，硫酸鋁就以凝聚沉降性能而被廣泛應(yīng)用。硫酸鋁是目前世界上使用多的絮凝劑，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，具有刺棘性氣味，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)推動(dòng)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)，又稱堿式氯化鋁，化學(xué)式為Aln(OH)mCl3n-m。PAC是一種多價(jià)電解質(zhì)，能明顯地降低水中粘土類(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SO42-、PO43-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，需要了解不同種類(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，才能獲得合適的處理效果。 

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)，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AlO2-，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)。混凝的水解多是吸熱反應(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)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，都存在佳絮凝劑和合適的投藥量，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)確定合適投加順序。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)和改良環(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)品在使用之前需要配制成水溶液再投加到待處理水中。

 配制水溶液的溶藥池需要安裝機(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)強(qiáng)烈的地方，同時(shí)一定要以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，需要使用防水包裝，保存地點(diǎn)也需要干燥，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)絮凝劑有明顯不同，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，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)箘、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)。混凝試驗(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到燒杯底部。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合適的用量。 

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）需要相同或接近。

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