水处理中絮凝剂的研究与应用进展研究

　　摘 要：综述了水处理中絮凝剂的种类及发展应用现状，介绍了不同絮凝剂在水系统处理过程中的应用原理及使用优缺点，并进行分析和评价。针对我国目前的水处理絮凝剂工作提出了一些设想和建议。 

　　关键词：水处理；絮凝剂；应用进展分析；优缺点研究 

　　1 引言 

　　我国属于水资源污染问题依然严重的国家，随着工业的快速发展，大量工业废水排出，水环境不断恶化，同时伴随着工业企业的拓展，其用水量也逐渐增加，以致目前储水和供水量无法满足企业的生产所需。 

　　多年来，人们为了解决用水问题，进行了多年的研究与分析，通过各种物理、化学、生物的手段，尽量去除对生产、生活有害的物质，满足自身用水需求。其中，常用方法包括沉降法、过滤法、混凝法、絮凝法、阻垢法等[1]。过去的水处理絮凝剂一般是有机高分子絮凝剂、无机絮凝剂，伴随着化学科学技术研究的进展，现在的水处理絮凝剂已经由传统化学方式转变为复合型絮凝剂、微生物絮凝剂。笔者对其各自的絮凝原理及效果进行分析研究。 

　　2 絮凝剂的种类 

　　絮凝剂是用于将原水中的胶体部分脱稳形成细小的凝聚体，并在絮凝剂的作用下生成大体积的絮凝物的水处理试剂。正如上文所述，传统絮凝剂又可以分为无机和有机；现代的又可以分为复合型和微生物。 

　　2.1 无机絮凝剂 

　　无机絮凝剂主要有两类，一是铝盐类，主要包括明矾、氯化铝等；二是铁盐类，比如硫酸铁、氯化铁、氯化钙等。或通过水解中间产物与原水中的阴离子、负电溶胶产生聚合体，或降低消除溶液内胶体的毛电位使胶体絮凝。铝盐是一种效果比较明显的絮凝剂，并曾被广泛用于饮用水处理，但随着科学技术发展，研究发现铝盐会在人体内积累，导致人们中毒，表现现状为老年痴呆、铝性脑病、铝性骨病、铝性贫血等。铁盐絮凝剂相对无害，但由于铁盐腐蚀设备，且有颜色。在选择上具有局限性。 

　　此外，由上世纪60年代开始制备和应用的无机高分子絮凝剂（如聚合氯化铝等）较无机絮凝剂含有多羟基络离子，在聚集、沉淀水中胶体的同时，可令胶体粒子由相斥状态变为相吸，破坏胶体稳定性，提高絮凝效果。 

　　2.2 有机高分子絮凝剂 

　　有机高分子絮凝剂又可以分为天然类和人工合成类，前者即由蛋白质、藻朊酸钠、淀粉、羧甲基纤维素钠、动物胶、多糖类化合物等天然化工物组成，故称为天然类，该类污染较少，比较环保，不会造成第二次环境污染，效果较好，但因天然物质储存难度大，容易失去作用，并且由于含有的有效化学成分相对人工合成类的较低，需用量比较大。[2]后者即通过人工方式，利用化学科学技术合成的有机高分子絮凝剂，比如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐等，该类由于直接通过化学合成，所含成分浓度高，用量少，且效果快，受到的干扰也比较小，但因为价格偏高，常用于一些特殊用途，如高浊度、高浓度、高色度的废水处理。天然有机高分子絮凝剂属于可再生资源，来源丰富，具有价格便宜且易生物降解。 

　　2.3 微生物絮凝剂 

　　微生物絮凝剂是一种由微生物组成的物质，其具有絮凝剂的效果，因此被称为微生物絮凝剂。该类絮凝剂通过微生物的新陈代谢达到处理效果，主要作用方式是通过新陈代谢产物作用于水中的颗粒，然后沉淀。这是相对更加安全、高校、自然降解且不具有污染的新型水处理方式。 

　　从上世纪70年代末由日本学者发现的具有絮凝作用的微生物培养液到我国于90年代开始涉足这一领域，并取得了一定的研究。截至目前，由于技术条件未达到需要的条件，因而对微生物絮凝剂的具体作用机理存在诸多说法，其中不乏有著名科学家提出的合理解释，但只能解释某一种或多种现象，无法对性质进行全部概括。比如，PHB聚合学说、粘质假说、菌外纤丝纤维素学说、病毒假说以及Strantford提出的吸附架桥学说和电性中和学说等[3]。笔者结合工作实际，对微生物絮凝剂进行了简单的分类，主要依据是微生物的构成，包括真菌类，即黄曲霉、酱油曲霉等；细菌类，即克雷伯氏菌、芽孢杆菌、假单胞菌、沙雷氏菌等；放线菌类；复合微生物类。相对与前面介绍的两种化学絮凝剂而言，微生物絮凝剂的效果更好、更强，且无毒、无色、无二次污染等诸多优点，应用前景非常广泛。 

　　2.4 复合型絮凝剂 

　　复合型絮凝剂顾名思义，就是利用前面三种絮凝剂进行组合形成的复合型絮凝剂。主要组合方式有三种，一是无机与有机的组合，这在应用中相对较多，能够利用无机絮凝剂的电中和反应而凝聚，还可以利用有机高分子絮凝剂的桥联作用网补其他的杂质颗粒，达到更为有效去除细微悬浮粒子的目的。二是无机与微生物的组成，这是将先进的微生物与传统的絮凝剂进行复合，以期弥补传统絮凝剂的不足，具有非常现实的研究意义。三是复合微生物絮凝剂，即将多种微生物放在一起，达到1+1>2的效果，这是由我国的马放教授提出的。复合微生物絮凝剂可由廉价培养基进行混合菌群发酵得到，亦可通过对自然环境已有的微生物代谢物进行处理获得。 

　　3 结语 

　　我国属于水资源污染相对较为严重的国家。为加强工业污水处理，絮凝法由于工艺简单、处理效果显著，在工业废水处理中已经得到了广泛应用。但是，传统絮凝法往往会导致二次污染或危害人体健康。因此，我们应当秉承绿色发展理念，研究更环保、更节能、效果更为突出的絮凝剂，追求高效、廉价、环保绿色是絮凝剂研制者们的目标，降低生产成本、绿色环保、无二次污染是开发新型絮凝剂的重要发展方向。无二次污染且易降解的绿色絮凝剂是目前及未来絮凝工艺的重要研究方向[4]。 

　　参考文献： 

　　[1]张瑛，阮晓红.水处理混凝剂及其发展方向[J].污染防治技术，2003.16（04）：45-49. 

　　[2]马放，刘俊良，李淑更等.复合型微生物絮凝剂的开发[J].中国给水排水，2003，19（04）：1-4. 

　　[3]唐玉斌，陆柱.绿色水处理技术的研究与应用进展[J].水处理技术，2002，28（01）：1-5. 

　　[4]Salehizadeh H，Shojaosadati S A.Extracellular biopolymeric flocculants： recent trends and biotechnological importance[J]. Biotechnology Advances， 2001，19（05）：371-385.