污水处理药剂之污水絮凝剂工艺解读

01絮凝剂作用是什么?

絮凝剂的作用机理：水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性，絮凝剂投加到水中后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。

施用药物后的快速搅拌促进了碰撞机会和水的胶体颗粒与由絮凝剂水解的胶束之间的碰撞次数。水中的杂质颗粒首先在絮凝剂的作用下失去稳定性，然后聚集成较大尺寸的颗粒，然后沉淀或漂浮在分离设备中。

搅拌产生的速度梯度g的乘积和搅拌时间t gt可以间接表示整个反应时间内粒子碰撞的总数。通过改变gt值，可以控制混凝反应的效果。一般控制gt值在104到105之间。考虑杂质颗粒浓度对碰撞的影响，采用gtc值作为控制参数来表征混凝效应。其中c表示污水中杂质颗粒的质量浓度，建议采用gtc值。大约100。

促使絮凝剂迅速向水中扩散，并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水中的杂质颗粒与絮凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去或降低稳定性，生成微絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成微絮粒在架桥物质和水流的搅动下，通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝，混合过程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反应池中进行。

02絮凝剂的种类有哪些?

絮凝剂是能够降低或消除水中分散微粒的沉淀稳定性和聚合稳定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集体而除去的一类物质。按照化学成分，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂三大类。

以下主要介绍最常用的无机和有机絮凝剂：

无机絮凝剂包括铝盐、铁盐及其聚合物。

有机絮凝剂按照聚合单体带电集团的电荷性质，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性型等几种，按其来源又可分为人工合成和天然高分子絮凝剂两大类。

03无机絮凝剂有哪些类型?

传统的絮凝剂是低分子铝和铁盐。铝盐主要有硫酸铝(al2(so 4)3·18h 2o)、明铝(al2(so 4)3·k2sos 4·24h 2o)、铝酸钠(naalo 3)、铁盐主要有三氯化铁(fecl 3·6h20)、硫酸亚铁(feso 4·6h20)和硫酸铁(fe2(so 4)3·2h20)。

一般而言，絮凝剂具有原料易得、制备简单、价格低廉、处理效果适中的特点，故用于水处理。

04无机絮凝剂硫酸铝的特点有哪些?

自从19世纪末在美国首次使用硫酸铝并获得专利以来，硫酸铝已被广泛用于水处理。硫酸铝是世界上使用最广泛的絮凝剂。世界硫酸铝年产量约500万吨，其中近一半用于水处理。

市售的硫酸铝具有两种形式的固体和液体，并且根据不溶物的含量将固体分为两种类型。中国饮用水净化中常用的固体产品是硫酸铝和硫酸钾的复合物。盐，但在工业用水和废水处理方面不多。

适用于硫酸铝的pH范围与原水的硬度有关。处理软水时，合适的pH值为5至6.6。处理硬水时，适宜的pH值为6.6-7.2，处理高硬水。合适的pH值为7.2-7.8。硫酸铝的水温范围为20℃至40℃，低于10℃时凝结效果差。硫酸铝腐蚀性小，使用方便，但水解反应缓慢，需要一定量的碱。

05无机械絮凝剂的氯化铁的特性是什么?

氯化铁是另一种常用的无机低分子混凝剂。产品有固体深褐色晶体和高浓度的液体。它具有水溶性强、花大、重铝土矿、沉淀性能好、适应温度、水质和ph等多种特点。

氯化铁的适用pH范围为9-11，形成的絮凝物密度高，易沉淀。在低温或高浊度下效果仍然很好。固体氯化铁吸水性强，腐蚀性强，易腐蚀设备，溶解和配料设备防腐要求高，有刺激性气味，操作条件差。

三氯化铁的作用机理是利用三价铁离子水解产生的各种羟基铁离子逐步絮凝水中的杂质颗粒。羟基铁离子的形成需要在水中使用大量的羟基，因此在使用过程中会消耗大量的碱。当原水碱度不足时，需补充石灰等碱源。

硫酸亚铁通常称为绿色锶。絮状物形成快速稳定，沉淀时间短。适用于高碱度和高浊度，但颜色不易去除，腐蚀性强。

06无机高分子絮凝剂有哪些类型?

无机高分子絮凝剂是20世纪60年代以来世界发展起来的一种新型絮凝剂。目前，它的生产和应用在世界上取得了迅速的进展。

铝、铁和硅的无机聚合物絮凝剂实际上是其水解、溶胶和沉淀过程的中间产物，即al(iii)、fe(iii)、si(iv)的羟基和氧基。聚合物。铝和铁是阳离子电荷，硅是阴离子电荷，它们在水溶性状态下的分子量大约在数百至几千左右，可以相互结合，形成一个具有分形结构的集合体。

它们的凝聚 - 絮凝过程综合反映了电中和和水中颗粒物质粘附桥接的两种功能。水中悬浮颗粒的粒径为纳米至微米，并且大多数是带负电的。因此，絮凝剂的正负电荷及其形态，电学强度和分子量以及骨料的粒径是决定絮凝效果的主要因素。目前，有几十种无机高分子絮凝剂，产量也达到絮凝剂总产量的30%~60%。最常用和广泛使用的是聚氯化铝或PAC。

07无机高分子絮凝剂的特点有哪些?

将羟基和氧基聚合物进一步结合成集合体，在一定条件下保持在水溶液中，其粒度大致在纳米级范围内。为了起到凝块作用，可以得到低输入、高效果的结果。

如果比较反应聚合速率，则铝聚合物的反应温和，形态相对稳定，铁的水解聚合物反应迅速，容易失去稳定性和沉淀。

无机高分子絮凝剂的优点体现在其优于传统絮凝剂如硫酸铝和氯化铁的性能，并且低于有机高分子絮凝剂。现在PAC已成功应用于给水，工业废水和城市污水的各种处理工艺，包括预处理，中间处理和深度处理，并逐渐成为主流絮凝剂。然而，就形态，聚合度和相应的附聚 - 絮凝效果而言，无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂和有机高分子絮凝剂之间的位置。

08聚合氯化铝的特性是什么?

聚合氯化铝，缩写为PAC，具有化学式ALn(OH)mCL3n-m。 PAC是一种多价电解质，可显着降低水中粘土样杂质(多次带负电荷)的胶体电荷。由于分子量大，吸附能力强，形成的絮体较大，絮凝沉降性能优于其他絮凝剂。

PAC聚合度较高，投加后快速搅拌，可以大大缩短絮凝体形成时间。PAC受水温影响较小，低水温时使用效果也很好。它对水的pH值降低较少，适用的pH范围宽(可在pH=5～9范围内使用)，故可不投加碱剂。PAC的投加量少，产泥量也少，且使用、管理、操作都较方便，对设备、管道等腐蚀性也小。因此，PAC在水处理领域有逐步替代硫酸铝的趋势，其缺点是价格较传统絮凝剂高。

另外，从溶液化学的角度来看，pac是铝盐水解-聚合-沉淀反应过程的动力学中间体。它在热力学上是不稳定的，通常应该在较短的时间内使用液态的pac产物。(固体产品性能稳定，可保存较长时间)。加入某些无机盐(如Cacl2、mncl2等)或聚合物(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)，可以改善pac的稳定性，增加黏合能力。

从生产过程的角度来看，将一个或多个不同的阴离子(如so42-、po43-等)引入到pac的制造过程中，而聚合物的结构和形态分布在一定程度上可以通过聚合来改变。如果将其他阳离子组分如fe3+引入pac的制造过程，并将al 3+和fe3+交错进行水解聚合，则复合絮凝剂可与铝铁聚合。

09有哪些合成有机高分子絮凝剂?

合成有机聚合物絮凝剂多为聚丙烯和聚乙烯物质，如聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺。这些絮凝剂是水溶性线性聚合物。每个大分子由许多含有带电基团的重复单元组成，因此也称为聚电解质。阳离子聚电解质中含有正基，阴离子聚电解质中含有负基，既有正基也有负基，称为非离子聚电解质。

目前使用较多的高分子絮凝剂是阴离子型，它们对水中负电胶体杂质只能发挥助凝作用。往往不能单独使用，而是配合铝盐、铁盐使用。阳离子型絮凝剂能同时发挥凝聚和絮凝作用而单独使用，故得到较快发展。

目前，聚丙烯酰胺非离子聚合物在我国得到了广泛的应用，常与铁、铝盐结合使用。利用铁、铝盐对胶粒的电中和作用和高分子絮凝剂的良好絮凝作用，获得了满意的处理效果。聚丙烯酰胺具有用量少、凝结速度快、使用中絮状颗粒强度和韧性大的特点。目前，我国80%的合成有机高分子絮凝剂都是用这种产品生产的。

10聚丙烯酰胺絮凝剂的特性是什么?

聚丙烯酰胺PAM是一种目前应用最广泛的人工合成有机高分子絮凝剂，有时也被用作助凝剂。聚丙烯酰胺的生产原料是聚丙烯腈CH2=CHCN，在一定条件下，丙烯腈水解生成丙烯酰胺，丙烯酰胺再通过悬浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺属于水溶性树脂，产品有粒状固体和一定浓度的粘稠水溶液两种。

聚丙烯酰胺在水中的实际存在是一个随机群。由于随机基团具有一定的颗粒大小和表面上的一些酰胺基，可以起到相应的桥和吸附能力，即具有一定程度的絮凝性。能力。

但是，由于聚丙烯酰胺长链卷曲成线性簇，桥的范围较小。两个酰胺基完成后，相当于互相抵消，失去两个吸附位点，加上一些酰胺基包含在线上簇结构中。结构内部不能与水中的杂质颗粒接触和吸附。因此，它的吸附能力不能充分利用。

为了再次分离相关的酰胺基团，内置的酰胺基团也可以暴露在表面，人们试图适当地延伸无规卷曲，甚至试图在长分子链中加入一些带有阳离子或阴离子的基团。 。同时，它改善了吸附桥接能力和电中和和压缩双电层的功能。这样，在PAM的基础上得到一系列具有不同性质的聚丙烯酰胺絮凝剂或凝结剂。

例如，在聚丙烯酰胺溶液中添加碱，可以将一些链上的酰胺基转化为羧酸钠。羧酸钠易使水中钠离子离解，使COO基团保留在支链上，形成部分水解的阴离子聚丙烯酰胺。

阴离子型聚丙烯酰胺分子结构上的COO-基使分子链带有负电荷，彼此相斥将原来缔结在一起的酰胺基拉开，促使分子链由线团状逐渐伸展成长链状，从而使架桥范围扩大、提高絮凝能力，作为助凝剂其优势表现得更为出色。

阴离子聚丙烯酰胺的使用效果与其“水解程度”有关。过小的“水解度”会导致混凝或凝固效果不佳，而“水解度”会增加生产成本。

11影响絮凝剂使用的因素有哪些?

水的pH值

水的pH值对无机絮凝剂的使用效果影响很大，pH值的大小关系到选用絮凝剂的种类、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-参与絮凝剂的水解反应，因此，pH值强烈影响絮凝剂的水解速度、水解产物的存在形态和性能。

以铝盐为例，它通过产生铝(哦)3充电胶体而凝结。当ph值为<unk;GT;4时，al 3+不能大量水解为al(oh)3，主要以al 3+离子的形式存在。凝血效果很差。当ph值在6.5和7.5之间时，al 3+水解形成高度聚合的al(oh)3中性胶体，凝固效果较好。在ph&lunk;GT;8之后，al 3+水解为alo2-，凝血作用再次减弱。

水的碱度对pH值具有缓冲作用。当碱度不足时，应通过添加石灰等试剂来补充。当水的pH过高时，必须加入酸以将pH调节至中性。相反，高分子絮凝剂受pH影响较小。

水温

水温影响絮凝剂的水解速率和明矾的形成速率和结构。混凝水解主要是吸热反应。当水温较低时，水解速度慢且不完全。

低温情况下，水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少，同时水的剪切力增大，阻碍混凝絮体的相互粘合;因此，尽管增加了絮凝剂的投加量，絮体的形成还是很缓慢，而且结构松散、颗粒细小，难以去除。

低温对聚合物絮凝剂几乎没有影响。但是，应注意使用有机高分子絮凝剂时，水温不宜过高，高温会使有机高分子絮凝剂老化甚至分解形成不溶物，从而降低凝固效果。 。

水中杂质成分

水中杂质颗粒大小参差不齐对混凝有利，细小而均匀会导致混凝效果很差。杂质颗粒浓度过低往往对混凝不利，此时回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。水中杂质颗粒含有大量有机物时，混凝效果会变差，需要增加投药量或投加氧化剂等起助凝作用的药剂。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质对混凝有不利影响。

絮凝剂种类

絮凝剂的选择主要取决于胶体和悬浮液在水中的性质和浓度。如果水中的污染物主要是胶体，则应优先进行絮凝法，而不使用机械絮凝剂。如果絮凝剂小，则需加入聚合物絮凝剂或使用活性硅胶等混凝剂。

在许多情况下，无机絮凝剂和高分子絮凝剂的组合可以显着改善凝结效果并扩大应用范围。对于聚合物，链分子上的电荷越大，电荷密度越高，链可以拉伸得越多，吸附桥的范围越大，并且凝结效果越好。

絮凝剂投加量

使用混凝法处理任何废水，都存在最佳絮凝剂和最佳投药量，通常都要通过试验确定，投加量过大可能造成胶体的再稳定。一般普通铁盐、铝盐的投加范围是10～100mg/L，聚合盐为普通盐投加量的1/2～1/3，有机高分子絮凝剂的投加范围是1～5mg/L。

絮凝剂投加顺序

当使用各种絮凝剂时，有必要通过实验确定最佳剂量顺序。通常，当无机絮凝剂与有机絮凝剂组合使用时，应首先加入无机絮凝剂，然后加入有机絮凝剂。

当杂质颗粒尺寸大于50微米时，常加入有机絮凝剂弥合间隙，然后加入无机絮凝剂压缩双层，使胶体失稳。

水力条件

在混合阶段，要求絮凝剂和水均匀、快速地混合，在反应阶段，不仅应创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件，以使絮凝剂有足够的生长机会，同时也防止产生的小絮凝物被破坏。因此，搅拌强度应逐步降低，反应时间应足够长。