污水處理藥劑混凝劑與助凝劑有什么區(qū)別?

天然水和各種廢水中有不同量的懸浮物，大部分可以通過(guò)自然沉淀去除。然而，膠體顆粒不能通過(guò)自然沉淀去除。膠體顆粒的大小大致在1 ~ 100 nm范圍內(nèi)(有人認(rèn)為是1000nm)。水中雜質(zhì)的存在狀態(tài)可分為三類(lèi)：懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)。

混凝的目的是在水中加入一些化學(xué)物質(zhì)，使水中難以沉淀的膠體顆粒發(fā)生不穩(wěn)定，相互聚合，增加到自然沉淀的程度。這種方法叫混凝法，是水處理中常用的方法。為了從理論上解釋混凝，廣泛應(yīng)用了雙電層理論和吸附架橋理論。在膠體溶液中加入電解質(zhì)后，與膠體抗衡離子電荷相同的離子濃度增加，這些離子可以擠入擴(kuò)散層甚至吸附室，使膠體粒子帶電數(shù)減少，從而降低電位。當(dāng)膠粒之間的排斥力降低到一定值，分子間的吸引力占主導(dǎo)地位時(shí)，膠粒就會(huì)發(fā)生聚合并相互凝聚，這就是雙電層壓縮理論。有人認(rèn)為，在溶液中加入電解質(zhì)作為混凝劑，水解后會(huì)在水中形成膠體顆粒，其電荷與水中原有膠體物質(zhì)的電荷相反。由于相反的電荷相互吸引，發(fā)生電中和，使水中原有的膠體物質(zhì)失去穩(wěn)定性，凝結(jié)成絮狀顆粒。

吸附架橋理論主要是指聚合物與膠體顆粒之間的吸附和架橋作用。高分子絮凝劑具有線型結(jié)構(gòu)，含有一些化學(xué)基團(tuán)，能與膠體顆粒表面發(fā)生反應(yīng)，相互吸附，從而形成顆粒較大的絮狀物。在實(shí)際添加助凝劑后，可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)上述幾種效果。例如，加入硫酸鋁，為了獲得良好的混凝效果，應(yīng)創(chuàng)造條件充分發(fā)揮膠體失穩(wěn)和聚合物吸附架橋的作用，即當(dāng)三價(jià)鋁離子的水解和縮聚逐漸形成氫氧化鋁時(shí)，應(yīng)充分利用中間產(chǎn)物——帶電聚合物，降低膠體的電位，使膠體失穩(wěn)，而這一反應(yīng)可迅速完成。因此，加入硫酸鋁后，應(yīng)立即快速攪拌。之后，不穩(wěn)定的粘合劑相互粘合。同時(shí)高分子的吸附架橋也在進(jìn)行，最終形成的高聚合度中性氫氧化鋁會(huì)加速絮凝過(guò)程，使絮凝由小到大，形成粗絮體——礬花。為了使骨料容易長(zhǎng)大而不破碎，要求加入混凝劑后攪拌強(qiáng)度由大到小逐漸減小。

凝聚、絮凝、助凝的含義明確如下：凝聚是指膠體被壓縮成兩層而不穩(wěn)定的過(guò)程；絮凝是指膠體失穩(wěn)后(或由于高分子物質(zhì)的吸附架橋作用)聚集成大顆粒絮體的過(guò)程；混凝包括混凝和絮凝。

為了達(dá)到良好的混凝效果，應(yīng)選擇合適的混凝劑和助凝劑。一般要求是混凝效果好，使用方便，價(jià)格低廉，貨源充足。混凝劑有很多種，可分為無(wú)機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑。1.無(wú)機(jī)凝結(jié)劑

目前，鋁鹽混凝劑和鐵鹽混凝劑應(yīng)用廣泛。

(1)鋁鹽混凝劑如硫酸鋁、明礬、聚合氯化鋁等。鋁鹽混凝劑具有腐蝕性低、凈化效果好、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。但水溫較低時(shí)，硫酸鋁水解困難，形成的絮體松散，效果不如鐵鹽。值得注意的是，聚合氯化鋁是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，又稱(chēng)堿式氯化鋁。其化學(xué)式可表示為[Al2(OH)nCl6-n]m，其中n為1 ~ 5的任意整數(shù)，m10。聚合氯化鋁簡(jiǎn)稱(chēng)PAC。這種聚合氯化鋁具有明礬生成快、粒重易沉淀、用量比硫酸鋁低的優(yōu)點(diǎn)。

(2)鐵鹽混凝劑，如氧化鐵、硫酸亞鐵、聚合鐵等。鐵鹽混凝劑形成的明礬重，易沉淀，因此低溫低濁水的處理效果優(yōu)于鋁鹽。然而，氯化鐵具有腐蝕性，并且流出物中的鐵含量高。硫酸亞鐵又稱(chēng)綠礬，價(jià)格便宜，儲(chǔ)量豐富，但其混凝效果不如鐵鹽。因此，用硫酸亞鐵增強(qiáng)混凝效果時(shí)，亞鐵被氧化成三價(jià)鐵。聚合鐵是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，其凈化效果優(yōu)于氯化鐵和硫酸亞鐵。鐵鹽混凝劑的酸堿度范圍很廣，從5到11。

(3)硫酸鎂、碳酸鎂等鎂鹽混凝劑。鎂鹽混凝劑的特點(diǎn)是形成的絮體比鋁鹽更大更重，容易沉淀，可重復(fù)使用。然而，鎂鹽由于價(jià)格昂貴，在中國(guó)很少使用。

2.有機(jī)聚合物助凝劑

可分為有機(jī)合成高分子混凝劑和天然高分子混凝劑。

(1)有機(jī)合成高分子混凝劑一般為水溶性線型高分子聚合物，其分子呈鏈狀，由許多鏈節(jié)組成，每個(gè)鏈節(jié)為一個(gè)化合物單體，每個(gè)單體之間以共價(jià)鍵結(jié)合。聚合物的分子量是各單體分子量之和，單體總數(shù)稱(chēng)為聚合度。高分子混凝劑的聚合度是指鏈數(shù)，約為1000 ~ 5000。低聚合度的分子量為103 ~ 104個(gè)數(shù)量級(jí)，高分子的分子量為103 ~ 106個(gè)數(shù)量級(jí)。根據(jù)分子聚合物在水中的解離情況，可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型。聚丙烯酰胺(PAM)是分子量為150104 ~ 600104，商品濃度為8%的非離子聚合物，一般溶于0.1% ~ 1.0%的溶液中，然后放入水中。當(dāng)與鋁鹽或鐵鹽一起使用時(shí)，一般在加入這些鹽1-5分鐘后投入使用。隨著有機(jī)合成工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)合成高分子混凝劑種類(lèi)越來(lái)越多。代表性的陰離子聚合物混凝劑有聚丙烯酸、水解聚丙烯酰胺、聚砜苯乙烯等。陽(yáng)離子高分子有機(jī)混凝劑、溴化丁基聚乙烯吡啶、聚二甲基丙烯胺等。(2)淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、刨花等天然高分子混凝劑。這些物質(zhì)有凝血或助凝作用。

為了增強(qiáng)混凝過(guò)程的效果，產(chǎn)生粗糙、堅(jiān)固、易沉淀的絮體，有時(shí)會(huì)加入混凝劑和稱(chēng)為助凝劑的助劑。常用助凝劑及其作用如下：

(1)酸和堿

加入酸性或堿性物質(zhì)，調(diào)節(jié)水的酸堿度，控制反應(yīng)條件。常用的堿性物質(zhì)有石灰、工業(yè)堿液等。

(2)增加絮體性能類(lèi)別

加入水玻璃、活性硅酸、活性炭等。以增強(qiáng)絮凝物的致密性和沉降性。

(3)氧化劑

加入氯等氧化劑可以將亞鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，破壞水中干擾混凝過(guò)程的有機(jī)物，從而促進(jìn)混凝。