废水处理常用药剂概述

★★废水处理药剂的种类

在废水处理过程中，为了达标排放或进行回用的目的，需要使用多种化学药剂。根据用途，主要分成以下几类：

一、絮凝剂：有时也被称为混凝剂，用于强化废水的固液分离，常在初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理等工艺环节中投加。还包括用于自来水和中水回用净化的微生物絮凝剂。

二、助凝剂：辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。

三、调理剂：又称脱水剂，用于剩余污泥在脱水前的调理，包括部分絮凝剂和助凝剂。

四、破乳剂：也称脱稳剂，用于对含有乳化油的含油废水在气浮前的预处理，包括部分絮凝剂和助凝剂。

五、消泡剂：用于消除曝气或搅拌过程中出现的大量泡沫。

六、pH调整剂：用于调节废水的酸碱性。

七、氧化还原剂：用于对含有氧化性物质或还原性物质的工业废水进行处理。

八、消毒剂：用于在废水处理后排放或回用前的消毒处理。

废水处理药剂种类虽然很多，但在不同的场合中，一种药剂起到的作用有所不同，也就有不同的名称。以Cl₂为例，在用于加强混凝处理效果时被称为助凝剂，用于氧化废水中的有机物时被称为氧化剂，用于消毒处理就被称为消毒剂。

★★废水处理常用药剂介绍

一．絮凝剂

基于“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正（负)电性的基团和水中带有负(正）电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。主要有无机絮凝剂（无机高分子絮凝剂）、有机高分子絮凝剂、复合絮凝剂、微生物絮凝剂等。

1.无机絮凝剂

包括铝盐、铁盐及其聚合物。铝盐主要有硫酸铝、明矾、铝酸钠，铁盐主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铁。无机高分子絮凝剂如：聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。

2.有机高分子絮凝剂

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。

人工合成有机高分子絮凝剂多为聚丙烯、聚乙烯物质，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等。这些絮凝剂都是水溶性的线型高分子物质，每个大分子由许多包含带电基团的重复单元组成，因而也称为聚电解质。包含带正电基团的为阳离子型聚电解质，包含带负电基团的为阴离子型聚电解质，既包含带正电基团又包含带负电基团，称之为非离子型聚电解质。

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往往是配合铝盐、铁盐使用发挥助凝作用。阳离子型絮凝剂因能同时发挥凝聚和絮凝作用而可单独使用，发展较快。

当前使用较多的是聚丙烯酰胺（PAM）类非离子型高聚物，常与铁、铝盐合用。利用铁、铝盐对胶体微粒的电性中和作用和高分子絮凝剂优异的絮凝功能，得到满意的处理效果。

3.复合型絮凝剂

在实际应用中，根据无机絮凝剂和有机絮凝剂性质的不同，复合制成的絮凝剂。是当前研究发展和应用的一个重要方向。

4.微生物絮凝剂

微生物絮凝剂与传统无机或有机絮凝剂有显著不同，它们或是直接利用微生物细胞，或是利用微生物细胞壁提取物、代谢产物等。前者是微生物絮凝剂研究的主要方面，至今发现的具有絮凝性能微生物有17种以上，包括霉菌、细菌、放线菌和酵母，后者与有机絮凝剂为同类物质。微生物絮凝剂具有传统无机或有机絮凝剂所不能比拟的许多优点，如不产生二次污染、生产成本低等。

絮凝剂使用的主要影响因素：

（1）pH值（2）水温（3）杂质成分（4）絮凝剂种类（5）絮凝剂投加量（6）絮凝剂投加顺序（7）水力条件。

二．助凝剂

助凝剂用于辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。

助凝剂种类较多，但按它们在混凝过程中所起作用来说大致可分为如下两类：

1.调节或改善混凝条件的药剂

这类助凝剂包括酸和碱。原水pH值较低、碱度不足而使絮凝剂水解困难时，可以投加CaO、Ca(OH)₂、Na₂CO₃、NaHCO₃等碱性物质(常用的为石灰)；而pH值较高时，则常用硫酸或CO₂来降低原水的pH值。

2.加大矾花粒度、密度和结实性的助凝剂

混凝的结果要求生成粒度大、密度大和结实的矾花，既有利于沉淀，又不易破碎。为获得此种结果，结合水质的特点，有时必须在水中加入助凝药剂。

如含有不宜沉降的质地较轻杂质的低浊废水中，加入二氧化硅、活性炭、粘土一类较粗颗粒或回流部分沉淀污泥可起到加重、加大矾花的作用；当采用铝盐、铁盐作絮凝剂只能产生细小而松散的絮凝体时，可投加聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨胶等高分子助凝剂，利用它们的强烈吸附架桥作用，使细小而松散的絮凝体变得粗大而密实。

三.调理剂

用于对剩余污泥脱水前的调理，包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。调理剂又称脱水剂，可分为无机调理剂和有机调理剂两大类。无机调理剂一般适用于污泥的真空过滤和板框过滤，而有机调理剂则适用于污泥的离心脱水和带式压滤脱水。

1.无机调理剂

投加无机调理剂后，可以大大加速污泥的浓缩过程，改善过滤脱水效果。最有效、最便宜也是最常用的无机调理剂主要有铁盐和铝盐两大类。铁盐调理剂主要包括氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁以及聚合硫酸铁（PFS）等，铝盐调理剂主要有硫酸铝、三氯化铝（AlCl₃）、碱式氯化铝、聚合氯化铝（PAC）等。

2.有机调理剂

有机合成高分子调理剂种类很多，按聚合度可分为低聚合度和高聚合度两种；按离子型分为阳离子型、阴离子型、非离子型、阴阳离子型等。与无机调理剂相比，有机调理剂投加量较少，一般为污泥干固体重量的0.1%～0.5%，而且没有腐蚀性。

用于污泥调理的有机调理剂主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝剂产品，主要有阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三类。

废水处理上选择污泥调理剂要考虑以下方面：污泥性质，温度， pH值，调理剂的特点，配制浓度，投加顺序，混合反应条件。

四.破乳剂

又称脱稳剂，主要用于对含有乳化油的含油废水气浮前的预处理，包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。

在浮选过程中，除了用物理破乳方法（如加热法、膜分离法、电场破乳法）以外，常用破乳剂进行化学处理。普遍使用的破乳剂是由多种组分构成的高分散性的混合物。对水包油型乳浊液的破乳通常用带有H+、Al³⁺、Fe³⁺等阳离子的无机物作破乳剂，如无机酸、硫酸铁等；而对油包水型乳浊液的破乳，一般用阴离子型和非离子型表面活性剂或两者的混合物作为破乳剂。

破乳剂具有油水分离速度快、快速实现分离、不含金属离子、避免二次污染、大幅减少絮凝物、降低后续污泥处理量、可在低温下使用的优点。

五.消泡剂

主要用于消除在曝气或搅拌过程中出现的大量泡沫。

消泡剂按成分不同可分为硅（树脂）类、表面活性剂类、链烷烃类和矿物油类。

（1）硅（树脂）类：硅树脂消泡剂又称乳剂型消泡剂，使用时将硅树脂用乳化剂（表面活性剂）乳化分散在水中后投加到废水中。二氧化硅细粉是一种消泡效果较好的消泡剂。

（2）表面活性剂类：此类消泡剂利用表面活性剂的分散作用，使形成泡沫的物质在水中保持稳定的乳化状态分散，以避免生成泡沫。

（3）链烷烃类：链烷烃类消泡剂是用乳化剂把链烷烃蜡或其衍生物乳化分散后制成的消泡剂，其用途与表面活性剂类的乳化型消泡剂类似。

（4）矿物油类：以矿物油为主要消泡成分。有时混合金属皂、硅油、二氧化硅等物质一起使用。此外，为使矿物油容易扩散到发泡液表面，或者使金属皂等均匀分散在矿物油中，有时还可投加各种表面活性剂。

六．pH调整剂

用于将酸性废水和碱性废水的pH值调整为中性。

将含酸废水pH值调高时，以碱或碱性氧化物为中和剂，而将碱性废水pH值调低时则以酸或酸性氧化物做中和剂。调整酸性废水pH值时经常采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等，调整碱性废水pH值时一般采用硫酸、盐酸。

在对含酸废水进行中和时，还可以就近使用一些碱性工业废渣，比如化学软水站排出的碳酸钙废渣、有机化工厂或乙炔发生站排放的电石废渣（主成分为氢氧化钙）、钢厂或电石厂筛下的废石灰、热电厂的炉灰渣等。

在对碱性废水进行处理时，可以使用烟道气，利用其中的CO₂、SO₂等酸性气体对废水中的碱进行中和。

七．氧化还原剂

用于含有氧化性物质或还原性物质的工业废水的处理。

氧化还原电位不同的两种物质都可以相对地成为氧化剂或还原剂，但在废水处理中能够使用的氧化剂或还原剂必须满足以下要求：

（1）对废水中希望去除的污染物有良好的氧化或还原作用，

（2）反应后生成的物质应当无害以避免二次污染，

（3）价格便宜、来源可靠，

（4）能在常温下快速反应、不需要加热，

（5）反应时所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。

1.水处理中常用的氧化剂（1）在接受电子后还原变成带负电荷离子的中性原子，如O₂、Cl₂、O₃等；

（2）带正电荷的原子，接受电子后还原成带负电荷的离子，如在碱性条件下，漂白粉、次氯酸钠等药剂中的次氯酸根ClO^-中的Cl⁺和二氧化氯中的Cl⁴⁺接受电子还原成Cl^- ；

（3）带高价正电荷的原子在接受电子后还原成带低价正电荷的原子，例如三氯化铁中的Fe³⁺和高锰酸钾中的Mn⁷⁺在接受电子后还原成Fe²⁺和Mn²⁺。

2.水处理中常用的还原剂。（1）在给出电子后被氧化成带正电荷的中性原子，例如铁屑、锌粉等；

（2）带负电荷的原子在给出电子后被氧化成带正电荷的原子，例如硼氢化钠中的硼元素为负5价，在碱性条件下可以将汞离子还原成金属汞，同时自身被氧化成正三价；

（3）金属或非金属的带正电的原子，在给出电子后被氧化成带有更高正电荷的原子。如硫酸亚铁、氯化亚铁中的二价铁离子Fe²⁺在给出一个电子后被氧化成三价铁离子Fe³⁺；二氧化硫SO₂和亚硫酸盐中的四价硫在给出两个电子后，被氧化成六价硫，形成硫酸盐。

八．消毒剂：

用于在废水处理后排放或回用前的消毒处理。

废水经一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。因此，废水排入水体前应进行消毒处理。

目前，用氯化法消毒会产生有害物质，影响人体健康，这是因为氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有机物，而取代作用则是氯与有机物结合，形成了有致突变或致癌活性的卤化物。有鉴于此，废水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他消毒剂代替，如二氧化氯、臭氧、紫外线辐射等，以减少有害物质的生成。

常用的消毒剂有次氯酸类、二氧化氯、臭氧、紫外线辐射等。次氯酸类消毒剂有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸钠等形态，主要是通过HOCl起消毒作用。

★★★水处理药剂的未来发展方向

随着废水处理使用要求不断提升，水处理药剂的研发向着更高层次、更多领域迈进。未来水处理药剂的发展方向：

1、专用性：用户可根据行业分类进行定向选择，避免错误选择导致使用效果不佳。

2、多功能性：开发多功能水处理药剂，扩展药剂的使用范围，一专多能。

3、绿色环保：研制绿色水处理药剂降低药剂使用时产生的污染，达到零污染的目标。

4、设备友好：结合污水处理设备特点，使药剂在污水处理中发挥更好效果。