第九章污水处理药剂

1.废水处理中常用药剂的种类有哪些？

废水处理药剂分成以下几类：絮凝剂、助凝剂、调理剂、破乳剂、消泡剂、pH调整剂、氧化还原剂、消毒剂。

2.什么是絮凝剂？其作用是什么？

絮凝剂，有时又称混凝剂，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。絮凝剂在污水处理领域作为强化固液分离的手段，可用于强化污水的初次沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀，还可用于污水三级处理或深度处理。

3.絮凝剂的作用机理是什么？

由于水中胶体颗粒微小、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。投药后的快速搅拌增加水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数，使水中的杂质颗粒在絮凝剂的作用下首先失去稳定性，然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒，再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。

4.絮凝剂的种类有哪些？

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。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基团的电荷性质，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型等几种，按其来源又可分为人工合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂两大类。在实际应用中，往往根据无机絮凝剂和有机絮凝剂性质的不同，把它们加以复合，制成无机有机复合型絮凝剂。

微生物絮凝剂是现代生物学与水处理技术相结合的产物，是当前絮凝剂研究发展和应用的一个重要方向。

5.无机絮凝剂的种类有哪些？

传统应用的无机絮凝剂为低分子的铝盐和铁盐，铝盐主要有硫酸铝、明矾、铝酸钠(Na2Al2O4)，铁盐主要有三氯化铁(FeCl3·6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·6H2O)和硫酸铁。

6.无机絮凝剂硫酸铝的特点和适用范围有哪些？

硫酸铝的特点是腐蚀性较小，使用方便，但水解反应慢，需要消耗一定的碱量。硫酸铝适用的pH值范围与原水的硬度有关，处理软水时，适宜pH值为5～6.6，处理中硬水时，适宜pH值为6.6～7.2，处理高硬水时，适宜pH值为7.2～7.8。硫酸铝适用的水温范围是20～40℃，低于10℃时混凝效果很差。

7.无机絮凝剂三氯化铁的特点和适用范围有哪些？

三氯化铁是无机低分子凝聚剂，其特点是易溶于水，矾花大而重，沉淀性能好，对温度、水质及pH值的适应范围宽等优点。三氯化铁的适用pH值范围是9～11，形成的絮凝体密度大，容易沉淀，低温或高浊度时效果仍很好。固体三氯化铁具有强烈的吸水性，腐蚀性较强，易腐蚀设备，对溶解和投加设备的防腐要求较高，具有刺激性气味，操作条件较差。

8.无机高分子絮凝剂的种类有哪些？

常用无机高分子絮凝剂的类别和品种见表8-1。

9.无机高分子絮凝剂的特点有哪些？

Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羟基和氧基聚合物都会进一步结合为聚集体，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，以此发挥凝聚-絮凝作用会得到低投加量高效果的结果。铝聚合物的反应较缓和，形态较稳定，铁的水解聚合物则反应迅速，容易失去稳定而发生沉淀，硅聚合物则更趋于生成溶胶及凝胶颗粒。

10.聚合氯化铝的特点和适用范围有哪些？

聚合氯化铝(PAC)，又称碱式氯化铝。PAC是一种多价电解质，能显著地降低水中黏土类杂质(多带负电荷)的胶体电荷。由于分子量大，吸附能力强，形成的絮凝体较大，絮凝沉淀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值范围宽(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。

11.PAC的碱化度是什么？

由于聚合氯化铝可以看作是AlCl3逐步水解转化为Al(OH)3过程中的中间产物，也就是Cl-逐步被羟基OH-取代的各种产物。聚合氯化铝的某种形态中羟基化程度就是碱化度，碱化度是聚合氯化铝中羟基当量与铝的当量之比。

实践表明，碱化度是聚合氯化铝的最重要指标之一，聚合氯化铝的聚合度、电荷量、混凝效果、成品的pH值、使用时的稀释率和贮存的稳定性等都与碱化度有密切关系。常用聚合氯化铝的碱化度多为50%～80%。

12.复合絮凝剂的特点和使用的注意事项有哪些？

复合絮凝剂主要原料是铝盐、铁盐和硅酸盐。从制造工艺方面讲，它们可以预先分别羟基化聚合再加以混合，也可以先混合再加以羟基化聚合，但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态，才能达到优异的絮凝效果。复合絮凝剂中每种组分在总体结构和凝聚-絮凝过程中都会发挥一定作用，但在不同的方面，可能有正效应，也可能有负效应。

13.人工合成有机高分子絮凝剂的种类有哪些？

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。

14.什么是阴离子型聚丙烯酰胺的水解度？

阴离子型聚丙烯酰胺“水解度”是水解时PAM分子中酰氨基转化成羧基的百分比，但由于羧基数测定很困难，实际应用中常用“水解比”即水解时氢氧化钠用量与PAM用量的质量比来衡量。

水解比过大，加碱费用较高，水解比过小，又会使反应不足，阴离子型聚丙烯酰胺的混凝或助凝效果较差。一般将水解比控制在20%左右，水解时间控制在2～4h。

15.影响絮凝剂使用的因素有哪些？

影响絮凝剂使用的因素有水的pH值、水温、水中杂质成分、絮凝剂种类、絮凝剂投加量、絮凝剂投加顺序和水力条件。

16.天然有机高分子絮凝剂的种类有哪些？

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天然有机高分子絮凝剂的毒性小，提取工艺简单，按照其主要天然成分(包括改性所用的基质成分)，可以分为壳聚糖类絮凝剂、改性淀粉絮凝剂、改性纤维素絮凝剂、木质素类絮凝剂、树胶类絮凝剂、褐藻胶絮凝剂、动物胶和明胶絮凝剂等。

17.如何确定使用絮凝剂的种类和投加量？

絮凝剂的选择和用量应根据相似条件下的运行经验或原水混凝沉淀试验结果，结合当地药剂供应情况，通过技术经济比较后确定。选用的原则是价格便宜、易得，净水效果好，使用方便，生成的絮凝体密实、沉淀快、容易与水分离等。

18.什么是助凝剂？其作用是什么？

在废水的混凝处理中，有时使用单一的絮凝剂不能取得良好的混凝效果，往往需要投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。常用的助凝剂有氯、石灰、活化硅酸、骨胶和海藻酸钠、活性炭和各种黏土等。

有的助凝剂本身不起混凝作用，而是通过调节和改善混凝条件，起到辅助絮凝剂产生混凝效果的作用。有的助凝剂则参与絮凝体的生成，改善絮凝体的结构，可以使无机絮凝剂产生的细小松散的絮凝体变成粗大而紧密的矾花。

19.常用助凝剂的种类有哪些？

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。

(2)加大矾花粒度、密度和结实性的助凝剂，如二氧化硅、活性炭、聚丙烯酰胺、活化硅酸及骨胶等高分子助凝剂。

20.絮凝剂、助凝剂在强化废水处理中的优点有哪些？

废水处理中投加絮凝剂可加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时也能去除部分溶解性有机物、磷酸盐和重金属离子等，使活性污泥阶段产生的污泥中无机物成分减少，提高活性污泥的生物降解功能。这种方法具有投资少、操作简单、灵活等优点。

21.常用污泥调理剂的种类有哪些？

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。

22.常用的无机调理剂有哪些？

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(FeCl3·6H2O)、硫酸铁、硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)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。

23.常用的有机调理剂有哪些？

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(分子量为至几万)和高聚合度(分子量为几十万至几百万)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，一般为污泥干固体质量的0.1%～0.5%，而且没有腐蚀性。

24.选择使用污泥调理剂应考虑的因素有哪些？

选择使用污泥调理剂应考虑的因素有调理剂的品种特点、污泥性质、温度、pH值、配制浓度、投加顺序和混合反应条件。

25.如何选择无机调理剂？

常用的无机调理剂有铝盐和铁盐无机调理剂，使用铝盐时的药剂投加量较大，所形成的絮凝体密度较小，调理效果较差，在脱水过程中会堵塞滤布。因此，在选用无机调理剂时，尽可能采用铁盐；当使用铁盐会带来许多问题时，再考虑采用铝盐。

26.污泥性质对污泥调理剂选择有什么影响？

不同性质的污泥，选用调理剂的种类和投加量也有很大差异。对有机物含量高的污泥，较为有效的调理剂是阳离子型有机高分子调理剂，而且有机物含量越高，越适宜选用聚合度高的阳离子型有机高分子调理剂。而对以无机物为主的污泥，则可以考虑采用阴离子型有机高分子调理剂。另外，污泥含固率也影响调理剂的投加量，一般污泥含固率越高，调理剂的投加量越大。

27.配制浓度对污泥调理剂选择有什么影响？

调理剂的配制浓度不仅影响调理效果，而且影响药剂消耗量和泥饼产率，其中有机高分子调理剂影响更为显著。一般来说，有机高分子调理剂配制浓度越低，药剂消耗量越少，调理效果越好。这是因为有机高分子调理剂配制浓度越低，越容易混合均匀，分子链伸展得越好，架桥凝聚作用发挥得越好，调理效果当然也越好。但配制浓度过高或过低都会降低泥饼产率。而无机高分子调理剂的调理效果几乎不受配制浓度的影响。经验和有关研究表明，有机高分子调理剂配制浓度在0.05%～0.1%比较合适，三氯化铁配制浓度以10%最佳，而铝盐配制浓度在4%～5%最为适宜。

28.投加顺序对污泥调理剂选择有什么影响？

当采用不止一种调理剂时，调理剂投加的顺序也会影响调理效果。当采用铁盐和石灰作为调理剂时，一般先投加铁盐，再投加石灰，这样形成的絮凝体与水较易分离，而且调理剂总的消耗量也较少。当采用无机调理剂和有机高分子调理剂联合调理污泥时，先投加无机调理剂，再投加有机高分子调理剂，一般可以取得较好的调理效果。

29.调理剂的投加量如何确定？

污泥调理的药剂消耗量没有固定的标准，根据污泥的品种、消化程度、固体浓度等具体性质的不同，投加量会出现一定的差异。一般来说，按污泥干固体质量的百分比计，三氯化铁的投加量为5%～10%，硫酸亚铁为10%～15%，消石灰为20%～40%，聚合氯化铝和聚合硫酸铁为1%～3%，阳离子型聚丙烯酰胺为0.1%～0.3%。

30.常用的消泡剂有哪些？

常用的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。

31.常用的消毒剂有哪些？

常用的消毒剂有次氯酸类、二氧化氯、臭氧等。

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