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絮凝劑在廢水處理中的作用
 
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，大量廢水不斷產(chǎn)生，若未經(jīng)有效處理直接排放，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。廢水處理成為環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)，而絮凝劑在其中發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用。
絮凝劑的作用原理
絮凝劑可分為無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和微生物絮凝劑。其核心作用原理是通過與廢水中的污染物發(fā)生一系列物理化學(xué)作用，使原本分散在水中的微小顆粒聚集形成較大絮體，從而便于后續(xù)的分離去除。
壓縮雙電層與電中和
許多廢水中的污染物顆粒帶有電荷，它們相互排斥而穩(wěn)定分散在水中。無機(jī)絮凝劑如硫酸鋁、聚合氯化鋁等在水中會(huì)水解產(chǎn)生高價(jià)陽離子，這些陽離子能夠壓縮污染物顆粒表面的雙電層厚度，降低其 zeta 電位。當(dāng) zeta 電位降低到一定程度時(shí)，顆粒間的靜電斥力減小，促使顆粒相互靠近。同時(shí)，絮凝劑水解產(chǎn)生的帶正電的多核羥基絡(luò)合物能夠與帶負(fù)電的污染物顆粒發(fā)生電中和反應(yīng)，進(jìn)一步消除顆粒間的靜電排斥，使顆粒能夠相互碰撞結(jié)合，形成微小絮體。例如在處理造紙廢水時(shí)，其中的木質(zhì)素等帶負(fù)電的膠體顆粒，在聚合氯化鋁水解產(chǎn)生的陽離子作用下，通過壓縮雙電層和電中和，開始聚集。
吸附架橋
有機(jī)絮凝劑如聚丙烯酰胺（PAM）具有長鏈高分子結(jié)構(gòu)。其分子鏈上含有大量活性基團(tuán)，能夠吸附在廢水中的污染物顆粒表面。一個(gè)高分子鏈可以同時(shí)吸附多個(gè)顆粒，就像在顆粒之間架起了橋梁，將這些顆粒連接起來，使微小絮體逐漸長大形成更大的絮團(tuán)。這種吸附架橋作用不僅能使顆粒聚集，還能增強(qiáng)絮團(tuán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在印染廢水處理中，廢水中的染料分子等污染物被聚丙烯酰胺的長鏈分子吸附，通過架橋作用形成大的絮團(tuán)，便于后續(xù)分離。
網(wǎng)捕卷掃
當(dāng)向廢水中投加大量絮凝劑并發(fā)生水解時(shí)，會(huì)形成具有三維空間結(jié)構(gòu)的氫氧化鋁、氫氧化鐵等難溶性氫氧化物沉淀。這些沉淀物在形成過程中會(huì)像篩網(wǎng)一樣，將周圍的污染物顆粒和已經(jīng)形成的微小絮體網(wǎng)捕卷掃在一起，共同沉降下來，從而達(dá)到去除污染物的目的。在處理含有大量懸浮物的礦山廢水時(shí)，投加的硫酸鐵絮凝劑水解產(chǎn)生的氫氧化鐵沉淀，能夠通過網(wǎng)捕卷掃作用有效去除廢水中的泥沙等懸浮物。
絮凝劑對(duì)不同污染物的去除作用
去除懸浮物
懸浮物是廢水中常見的污染物，如泥沙、纖維、碎屑等。絮凝劑能夠快速使這些懸浮物聚集形成大的絮團(tuán)，通過沉淀或氣浮等方式從廢水中分離出來。在城市污水處理廠的初沉池中，投加絮凝劑可使污水中的懸浮物快速沉降，降低后續(xù)處理單元的負(fù)荷。經(jīng)絮凝處理后，廢水中懸浮物的去除率通常可達(dá) 70% - 90%，使水質(zhì)變得更加清澈。
降低化學(xué)需氧量（COD）
廢水中的有機(jī)物會(huì)消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，危害水生生物。絮凝劑在一定程度上能夠去除部分有機(jī)物，從而降低 COD 值。一方面，一些有機(jī)污染物本身帶有電荷，可通過電中和與絮凝劑結(jié)合形成絮體被去除；另一方面，部分有機(jī)物能夠被絮凝劑水解產(chǎn)生的沉淀物吸附共沉淀。例如在食品加工廢水處理中，通過投加合適的絮凝劑，可使廢水中的蛋白質(zhì)、淀粉等有機(jī)物凝聚沉淀，COD 去除率可達(dá) 30% - 60%。
去除重金屬離子
對(duì)于含有重金屬離子如鉛、鎘、鉻、汞等的廢水，絮凝劑可通過與重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成難溶性沉淀，或者通過吸附作用將重金屬離子富集在絮體中。如在電鍍廢水處理中，使用硫化物絮凝劑可與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成硫化物沉淀，將重金屬離子從廢水中去除。同時(shí)，一些有機(jī)絮凝劑對(duì)重金屬離子也有一定的螯合吸附能力，能夠有效降低廢水中重金屬離子的濃度，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
改善廢水的可生化性
部分工業(yè)廢水由于含有大量難降解有機(jī)物，可生化性較差，直接進(jìn)行生物處理效果不佳。絮凝劑處理能夠去除廢水中的部分大分子有機(jī)物和懸浮物，降低廢水的復(fù)雜性，提高其可生化性。經(jīng)過絮凝預(yù)處理后，后續(xù)生物處理單元的微生物能夠更好地利用廢水中的有機(jī)物，提高生物處理效率。例如在制藥廢水處理中，通過絮凝預(yù)處理，可使廢水的 BOD?/COD 比值提高，改善其可生化性，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造有利條件。
絮凝劑在不同廢水處理場景中的應(yīng)用
城市污水處理
在城市污水處理廠，絮凝劑廣泛應(yīng)用于各個(gè)處理環(huán)節(jié)。在初沉池中，投加絮凝劑可加速污水中懸浮物和部分有機(jī)物的沉降，減輕后續(xù)生物處理單元的負(fù)荷。在二沉池中，絮凝劑可用于進(jìn)一步去除生物處理后殘留的微小絮體和懸浮物，提高出水水質(zhì)。此外，在污泥脫水過程中，絮凝劑能夠改善污泥的脫水性能，使污泥中的水分更容易分離出來，便于后續(xù)的污泥處置。
工業(yè)廢水處理
不同行業(yè)的工業(yè)廢水性質(zhì)差異較大，絮凝劑的選擇和應(yīng)用也各不相同。在造紙工業(yè)廢水中，由于含有大量的木質(zhì)素、纖維素等懸浮物和有機(jī)物，常用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑進(jìn)行處理，可有效去除污染物，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。印染廢水含有多種染料和助劑，水質(zhì)復(fù)雜，通過選擇合適的絮凝劑，如陽離子型聚丙烯酰胺，能夠使染料分子凝聚沉淀，降低廢水的色度和 COD 值。化工廢水往往含有大量有毒有害物質(zhì)，包括重金屬離子和有機(jī)污染物，需要根據(jù)廢水的具體成分選擇針對(duì)性的絮凝劑，如處理含汞廢水可采用硫化鈉絮凝劑，處理含酚廢水可采用鐵鹽絮凝劑等。
飲用水處理
在飲用水處理中，絮凝劑用于去除原水中的懸浮物、膠體和部分有機(jī)物，以提高飲用水的安全性和口感。常用的絮凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁等。原水經(jīng)過絮凝沉淀后，再經(jīng)過過濾、消毒等后續(xù)處理工序，可有效去除水中的雜質(zhì)和微生物，使水質(zhì)符合國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。絮凝劑在飲用水處理中的應(yīng)用，對(duì)于保障居民的飲水安全具有重要意義。
絮凝劑在廢水處理中通過獨(dú)特的作用原理，對(duì)各類污染物具有顯著的去除效果，廣泛應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水和飲用水處理等多個(gè)領(lǐng)域。隨著環(huán)BAO要求的不斷提高和廢水處理技術(shù)的發(fā)展，絮凝劑的種類和性能將不斷優(yōu)化，在廢水處理中發(fā)揮更加重要的作用，為環(huán)境保護(hù)和水資源的可持續(xù)利用提供有力支持。