水處理中絮凝劑的研究與應用進(jìn)展研究

  1、引言

  我國屬于水資源污染問(wèn)題依然嚴重的國家，隨著(zhù)工業(yè)的快速發(fā)展，大量工業(yè)廢水排出，水環(huán)境不斷惡化，同時(shí)伴隨著(zhù)工業(yè)企業(yè)的拓展，其用水量也逐漸增加，以致目前儲水和供水量無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)的生產(chǎn)所需。

  多年來(lái)，人們?yōu)榱私鉀Q用水問(wèn)題，進(jìn)行了多年的研究與分析，通過(guò)各種物理、化學(xué)、生物的手段，盡量去除對生產(chǎn)、生活有害的物質(zhì)，滿(mǎn)足自身用水需求。其中，常用方法包括沉降法、過(guò)濾法、混凝法、絮凝法、阻垢法等。過(guò)去的水處理絮凝劑一般是有機高分子絮凝劑、無(wú)機絮凝劑，伴隨著(zhù)化學(xué)科學(xué)技術(shù)研究的進(jìn)展，現在的水處理絮凝劑已經(jīng)由傳統化學(xué)方式轉變?yōu)閺秃闲托跄齽�、微生物絮凝劑。對其各自的絮凝原理及效果進(jìn)行分析研究。

  2、絮凝劑的種類(lèi)

  絮凝劑是用于將原水中的膠體部分脫穩形成細小的凝聚體，并在絮凝劑的作用下生成大體積的絮凝物的水處理試劑。正如上文所述，傳統絮凝劑又可以分為無(wú)機和有機；現代的又可以分為復合型和微生物。

  2.1 無(wú)機絮凝劑

  無(wú)機絮凝劑主要有兩類(lèi)，一是鋁鹽類(lèi)，主要包括明礬、氯化鋁等；二是鐵鹽類(lèi)，比如硫酸鐵、氯化鐵、氯化鈣等�；蛲ㄟ^(guò)水解中間產(chǎn)物與原水中的陰離子、負電溶膠產(chǎn)生聚合體，或降低消除溶液內膠體的毛電位使膠體絮凝。鋁鹽是一種效果比較明顯的絮凝劑，并曾被廣泛用于飲用水處理，但隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，研究發(fā)現鋁鹽會(huì )在人體內積累，導致人們中毒，表現現狀為老年癡呆、鋁性腦病、鋁性骨病、鋁性貧血等。鐵鹽絮凝劑相對無(wú)害，但由于鐵鹽腐蝕設備，且有顏色。在選擇上具有局限性。

  此外，由上世紀60年代開(kāi)始制備和應用的無(wú)機高分子絮凝劑(如聚合氯化鋁等)較無(wú)機絮凝劑含有多羥基絡(luò )離子，在聚集、沉淀水中膠體的同時(shí)，可令膠體粒子由相斥狀態(tài)變?yōu)橄辔�，破壞膠體穩定性，提高絮凝效果。

  2.2 有機高分子絮凝劑

  有機高分子絮凝劑又可以分為天然類(lèi)和人工合成類(lèi)，前者即由蛋白質(zhì)、藻骯酸鈉、淀粉、羧甲基纖維素鈉、動(dòng)物膠、多糖類(lèi)化合物等天然化工物組成，故稱(chēng)為天然類(lèi)，該類(lèi)污染較少，比較環(huán)保，不會(huì )造成二次環(huán)境污染，效果較好，但因天然物質(zhì)儲存難度大，容易失去作用，并且由于含有的有效化學(xué)成分相對人工合成類(lèi)的較低，需用量比較大。網(wǎng)后者即通過(guò)人工方式，利用化學(xué)科學(xué)技術(shù)合成的有機高分子絮凝劑，比如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡啶鹽等，該類(lèi)由于直接通過(guò)化學(xué)合成，所含成分濃度高，用量少，且效果快，受到的干擾也比較小，但因為價(jià)格偏高，常用于一些特殊用途，如高濁度、高濃度、高色度的廢水處理。天然有機高分子絮凝劑屬于可再生資源，來(lái)源豐富，具有價(jià)格便宜且易生物降解。

  2.3 微生物絮凝劑

  微生物絮凝劑是一種由微生物組成的物質(zhì)，其具有絮凝劑的效果，因此被稱(chēng)為微生物絮凝劑。該類(lèi)絮凝劑通過(guò)微生物的新陳代謝達到處理效果，主要作用方式是通過(guò)新陳代謝產(chǎn)物作用于水中的顆粒，然后沉淀。這是相對自然降解且不具有污染的新型水處理方式。

  從上世紀70年代末由日本學(xué)者發(fā)現的具有絮凝作用的微生物培養液到我國于90年代開(kāi)始涉足這一領(lǐng)域，并取得了一定的研究。截至目前，由于技術(shù)條件未達到需要的條件，因而對微生物絮凝劑的具體作用機理存在諸多說(shuō)法，其中不乏有科學(xué)家提出的合理解釋?zhuān)�但只能解釋某一種或多種現象，無(wú)法對性質(zhì)進(jìn)行全部概括。比如，PHB聚合學(xué)說(shuō)、粘質(zhì)假說(shuō)、菌外纖絲纖維素學(xué)說(shuō)、病毒假說(shuō)以及Strantford提出的吸附架橋學(xué)說(shuō)和電性中和學(xué)說(shuō)等。筆者結合工作實(shí)際，對微生物絮凝劑進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分類(lèi)，主要依據是微生物的構成，包括真菌類(lèi)，即黃曲霉、營(yíng)油曲霉等；細菌類(lèi)，即克雷伯氏菌、芽孢桿菌、假單胞菌、沙雷氏菌等；放線(xiàn)菌類(lèi)；復合微生物類(lèi)。相對與前面介紹的兩種化學(xué)絮凝劑而言，微生物絮凝劑的效果更好、更強，且無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，應用前景非常廣泛。

  2.4 復合型絮凝劑

  復合型絮凝劑顧名思義，就是利用前面三種絮凝劑進(jìn)行組合形成的復合型絮凝劑。主要組合方式有三種，一是無(wú)機與有機的組合，這在應用中相對較多，能夠利用無(wú)機絮凝劑的電中和反應而凝聚，還可以利用有機高分子絮凝劑的橋聯(lián)作用網(wǎng)補其他的雜質(zhì)顆粒，達到更為有效去除細微懸浮粒子的目的。二是無(wú)機與微生物的組成，這是將先進(jìn)的微生物與傳統的絮凝劑進(jìn)行復合，以期彌補傳統絮凝劑的不足，具有非�，F實(shí)的研究意義。三是復合微生物絮凝劑，即將多種微生物放在一起，達到1+1＞2的效果，這是由我國的馬放教授提出的。復合微生物絮凝劑可由廉價(jià)培養基進(jìn)行混合菌群發(fā)酵得到，亦可通過(guò)對自然環(huán)境已有的微生物代謝物進(jìn)行處理獲得。

  3、結語(yǔ)

  我國屬于水資源污染相對較為嚴重的國家。為加強工業(yè)污水處理，絮凝法由于工藝簡(jiǎn)單、處理效果顯著(zhù)，在工業(yè)廢水處理中已經(jīng)得到了廣泛應用。但是，傳統絮凝法往往會(huì )導致二次污染或危害人體健康。因此，我們應當秉承綠色發(fā)展理念，研究更環(huán)保、更節能、效果更為突出的絮凝劑，追求廉價(jià)、環(huán)保綠色是絮凝劑研制者們的目標，降低生產(chǎn)成本、綠色環(huán)保、無(wú)二次污染是開(kāi)發(fā)新型絮凝劑的重要發(fā)展方向。無(wú)二次污染且易降解的綠色絮凝劑是目前及未來(lái)絮凝工藝的重要研究方向。