水處理中絮凝劑的研究與應用進展

許 瓊，毛晨鵬，周 芯，陳 肸

(青島理工大學，山東 青島 266033)

水處理中絮凝劑的研究與應用進展

許 瓊，毛晨鵬，周 芯，陳 肸

(青島理工大學，山東 青島 266033)

為保證我國水資源可持續利用，解決現階段我國水環境污染問題，我國科研人員借鑒國內外先進的經驗和方法，研發出多種水處理工藝。現階段，絮凝劑在水處理中的應用比較廣泛，在污染水源和廢水治理中發揮著重要作用。結合實際情況，就水處理中絮凝劑的研究和應用進展進行了分析，為進一步提高水處理質量和效率提供幫助。

水處理；絮凝劑；應用；發展趨勢

為更好解決水污染和水供給問題，針對水處理和凈化做了大量研究和分析。通過積極應用物理化學生物等手段，盡量除去水源中的有毒有害物質，實現了水資源高效循環利用，其中絮凝劑是近幾年水處理中應用比較廣泛的一種物質，過去處理水的絮凝劑主要是有機高分子化合物和無機絮凝劑，但隨著近些年化學科學技術不斷向前發展，絮凝劑種類由過去傳統高分子化學制劑，向著復合形式凝聚轉變，生物技術逐漸應用到絮凝劑生產加工中。

1 水處理中絮凝劑應用研究分析

1.1 無機化合物絮凝劑

無機化合物絮凝劑主要包含兩個類型，一個是鋁鹽類絮凝劑，另一個是鐵鹽類絮凝劑。鋁鹽化合物類絮凝劑主要包含明礬、氯化鋁等，而鐵鹽化合物類絮凝劑主要包含硫酸鐵、氯化鐵、氯化鈣等。其中鋁鹽化合物類絮凝劑是一種效果比較明顯的處理劑，在很長一段時間內被應用于水處理凈化。但隨著科學技術不斷發展，大量研究文獻證明鋁鹽類化合物進入人體內，會導致人體出現中毒癥狀，嚴重的還會導致老年癡呆等疾病發生。鐵鹽化合物類絮凝劑對人體相對安全，但是很多鐵鹽類化合物絮凝劑對鐵質設備會造成嚴重腐蝕，并且這類絮凝劑具有明顯的顏色變化，在具體應用過程中，具有很大的局限性。此外，在19世紀60年代初期，很多國家就開始制備和應用了無機高分子絮凝劑，這類絮凝劑較傳統的金屬鹽化合物絮凝劑來說，增加了很多羥基絡離子，這類絮凝劑在處理污染水過程中，在蓄積和沉淀水中的膠狀物同時可以令膠體離子由相持狀態變成相吸狀態，破壞膠體粒子的結構，最終提高水處理效果。

1.2 有機高分子絮凝劑

有機高分子絮凝劑分為天然類有機高分子絮凝劑和化工合成類有機高分子絮凝劑。前者多數是由自然狀態下的蛋白質、淀粉、羧甲基纖維素鈉、動物膠、多糖類化合物等自然化合構成，所以其被稱為天然高分子絮凝劑。該種絮凝劑進行水處理的代謝產物不會造成二次污染，對水源的處理效果較好。但天然類有機高分子絮凝劑保存難度較大，需要保存在特定溫度環境或器材中，稍有操作不當，就會導致材料變性失去作用。相對于化工合成的有機高分子絮凝劑，其用量更大。化工類有機高分子絮凝劑主要通過人工化學方式合成，這類絮凝劑主要有聚丙烯酸胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡啶鹽等。由于該種絮凝劑，主要通過有機化學方式合成，生成物濃度較高，在對污染水源進行處理過程中用量較少，并且能夠在短時間內取得很好的處理效果。化學反應過程中，受外界條件干擾影響較小，但由于化工類合成的有機高分子絮凝劑成本較高，不能普遍應用于各種污染水處理，經常被用作一些特殊用途，如高污染、高濃度、高有機物殘留、高色度的污染廢水處理。天然有機高分子絮凝劑來源比較廣泛，屬于可再生資源，具有生物可降解性，價格便宜。

1.3 微生物類絮凝劑

微生物類絮凝劑是由多種微生物共同組成的一種有化學絮凝劑功能的物質，具備很好的水處理效果，因此被稱為微生物絮凝劑。微生物類絮凝劑處理污染水的原理是通過多種微生物的新陳代謝實現對污染水中有害物質的消耗和吸收，從而達到凈化水源的目的。微生物類絮凝劑主要通過自身新陳代謝作用在水中顆粒物上，然后加速水中顆粒物沉淀，實現對污水的凈化。微生物類絮凝劑是一種更加安全可靠高效的自然降解技術，水中微生物在新陳代謝過程中不會產生污染的二次產物。19世紀70年代末期，日本研究人員發現了具有絮凝作用的微生物，并開始了對這種絮凝劑的研究。我國關于微生物的絮凝劑研究較晚，目前還處于初級起步階段，通過近幾年研究，也取得了一定的研究成果。現階段由于相關技術條件還沒有達到相應要求，對微生物的水處理作用機理研究還不是很明確，很多研究學者提出了多種解釋，但只能說明一種或多種現象，并不能全面概括微生物類絮凝劑的作用機理。從目前的研究情況來看，能夠產生絮凝作用的微生物主要包含以下三種：一是真菌類微生物，包括黃曲霉、醬油曲霉等。二是細菌類微生物，包括克雷伯氏菌、芽孢桿菌、假單胞菌和沙雷氏菌。三是放線菌類微生物。微生物類絮凝劑處理效果更優、更強，并且綠色、無毒、無害，不會對水體造成二次污染，在未來有著廣泛的應用前景。

1.4 復合類絮凝劑

復合類絮凝劑是將前面三種絮凝劑綜合配比所形成的一種復合型絮凝劑，主要分為以下三種方式：一是將高分子有機絮凝劑和無機鹽絮凝劑相結合，這種結合方式是現階段應用較廣泛的一種水處理方式，能夠發揮無機鹽絮凝劑中的綜合反應和有機高分子絮凝劑中的架橋作用，實現對水中污染物更加高效的吸附和沉淀。二是無機鹽類絮凝劑和微生物類絮凝劑相結合。將微生物和傳統無機鹽類絮凝劑進行組合，解決傳統無機鹽類絮凝劑容易造成二次污染問題，該種組合模式是今后很長一段時間內需要重點研究的課題。三是將多種微生物類絮凝劑組合在一起的復合型微生物類絮凝劑。將多種微生物進行科學配比和組合，能夠達到水處理一加一大于二的效果。此外，實現多種微生物復合配比生產復合型微生物絮凝劑能夠大大降低生產成本，它可以由多種廉價培養基進行混合菌群培養發酵得到，也可以在自然界中通過微生物代謝經過相應的處理而獲得。

2 水處理中絮凝劑發展趨勢

化學類絮凝劑，適用范圍更加廣泛，但由于化合物在進行水處理后，會在水中留下一定的有毒有害物質，如果處理不當會對水體造成二次污染。通常情況下，化學絮凝劑是通過壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋及網布等作用達到凈化水源的目的，但這種理論并不能全部解釋所有的絮凝現象。微生物類絮凝劑無毒、安全高效，多種微生物在自然界中廣泛存在，但現階段多種菌種的篩選還處于初步實驗階段，目前開發出來的品種和數量較少，還不能大面積推廣實行。今后，我們一方面要積極吸取先進國家的研究經驗和生產技術，結合我國水污染實際情況，研究出節約、高效、安全、環保的新型絮凝劑。另一方面，積極開展綠色化學技術研究，開發和推廣被水源污染較小的新型絮凝劑。進一步加強絮凝劑作用機制研究，為絮凝劑產品推廣應用提供理論支持。重點開發和應用綜合水處理技術，將化學絮凝劑和微生物類絮凝劑高效結合，最大程度發揮絮凝劑效果。

3 結語

我國是水資源污染相對嚴重的國家之一，加強對污染水的處理是提高水資源利用效率的重要舉措。絮凝劑在處理污染水源方面具有工藝簡單、操作方便、效果顯著的特點，在工業廢水處理中，已經得到了比較廣泛的應用。但傳統絮凝劑對人體會造成嚴重危害，同時還會對水源造成二次污染，需要我們積極探索更加廉價、高效、綠色、安全的絮凝劑。

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Researchandapplicationofflocculantsinwatertreatment

XU Qiong, MAO Chen-peng, ZHOU Xin, CHEN Xi

(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266033, China)

In order to ensure the sustainable utilization of water resources and to solve water environment pollution at this stage, researchers use the advanced experience and methods at home and abroad for reference to develop various water treatment technologies. At this stage, flocculants are widely used in water treatment and play an important role in wastewater treatment. The research and application progress of flocculants in water treatment were analyzed, which could help to further improve the quality and efficiency of water treatment.

Water treatment; Flocculants; Application; Development trend

X703.5

A

1674-8646(2017)24-0172-02

2017-10-26

許瓊(1989-)，女，青島理工大學在讀碩士。