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      常見問題

      水處理中絮凝劑的研究與應用進展研究

      時間:2021/06/18 點擊:

      摘要:綜述了水處理中絮凝劑的種類及發展應用現狀,介紹了不同絮凝劑在水系統處理過程中的應用原理及使用優缺點,并進行分析和評價。針對我國目前的水處理絮凝劑工作提出了一些設想和建議。

      1、引言

      我國屬于水資源污染問題依然嚴重的國家,隨著工業的快速發展,大量工業廢水排出,水環境不斷惡化,同時伴隨著工業企業的拓展,其用水量也逐漸增加,以致目前儲水和供水量無法滿足企業的生產所需。

      多年來,人們為了解決用水問題,進行了多年的研究與分析,通過各種物理、化學、生物的手段,盡量去除對生產、生活有害的物質,滿足自身用水需求。其中,常用方法包括沉降法、過濾法、混凝法、絮凝法、阻垢法等。過去的水處理絮凝劑一般是有機高分子絮凝劑、無機絮凝劑,伴隨著化學科學技術研究的進展,現在的水處理絮凝劑已經由傳統化學方式轉變為復合型絮凝劑、微生物絮凝劑。筆者對其各自的絮凝原理及效果進行分析研究。

      2、絮凝劑的種類

      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機和有機;現代的又可以分為復合型和微生物。

      2.1 無機絮凝劑

      無機絮凝劑主要有兩類,一是鋁鹽類,主要包括明礬、氯化鋁等;二是鐵鹽類,比如硫酸鐵、氯化鐵、氯化鈣等?;蛲ㄟ^水解中間產物與原水中的陰離子、負電溶膠產生聚合體,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,但隨著科學技術發展,研究發現鋁鹽會在人體內積累,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年代開始制備和應用的無機高分子絮凝劑(如聚合氯化鋁等)較無機絮凝劑含有多羥基絡離子,在聚集、沉淀水中膠體的同時,可令膠體粒子由相斥狀態變為相吸,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和人工合成類,前者即由蛋白質、藻骯酸鈉、淀粉、羧甲基纖維素鈉、動物膠、多糖類化合物等天然化工物組成,故稱為天然類,該類污染較少,比較環保,不會造成二次環境污染,效果較好,但因天然物質儲存難度大,容易失去作用,并且由于含有的有效化學成分相對人工合成類的較低,需用量比較大。網后者即通過人工方式,利用化學科學技術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,該類由于直接通過化學合成,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,來源豐富,具有價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,其具有絮凝劑的效果,因此被稱為微生物絮凝劑。該類絮凝劑通過微生物的新陳代謝達到處理效果,主要作用方式是通過新陳代謝產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年代末由日本學者發現的具有絮凝作用的微生物培養液到我國于90年代開始涉足這一領域,并取得了一定的研究。截至目前,由于技術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法,其中不乏有科學家提出的合理解釋,但只能解釋某一種或多種現象,無法對性質進行全部概括。比如,PHB聚合學說、粘質假說、菌外纖絲纖維素學說、病毒假說以及Strantford提出的吸附架橋學說和電性中和學說等。筆者結合工作實際,對微生物絮凝劑進行了簡單的分類,主要依據是微生物的構成,包括真菌類,即黃曲霉、營油曲霉等;細菌類,即克雷伯氏菌、芽孢桿菌、假單胞菌、沙雷氏菌等;放線菌類;復合微生物類。相對與前面介紹的兩種化學絮凝劑而言,微生物絮凝劑的效果更好、更強,且無毒、無色、無二次污染等諸多優點,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行組合形成的復合型絮凝劑。主要組合方式有三種,一是無機與有機的組合,這在應用中相對較多,能夠利用無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作用網補其他的雜質顆粒,達到更為有效去除細微懸浮粒子的目的。二是無機與微生物的組成,這是將先進的微生物與傳統的絮凝劑進行復合,以期彌補傳統絮凝劑的不足,具有非?,F實的研究意義。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培養基進行混合菌群發酵得到,亦可通過對自然環境已有的微生物代謝物進行處理獲得。

      3、結語

      我國屬于水資源污染相對較為嚴重的國家。為加強工業污水處理,絮凝法由于工藝簡單、處理效果顯著,在工業廢水處理中已經得到了廣泛應用。但是,傳統絮凝法往往會導致二次污染或危害人體健康。因此,我們應當秉承綠色發展理念,研究更環保、更節能、效果更為突出的絮凝劑,追求廉價、環保綠色是絮凝劑研制者們的目標,降低生產成本、綠色環保、無二次污染是開發新型絮凝劑的重要發展方向。無二次污染且易降解的綠色絮凝劑是目前及未來絮凝工藝的重要研究方向。

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