天然高分子絮凝劑在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用

（科盛環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆K 南京 210022）

引言

電鍍、印刷和石油等工業(yè)污水比較難處理，采用傳統(tǒng)的生化法或絮凝法處理過后的水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，結(jié)合工業(yè)污水處理的實(shí)際情況，選用新的絮凝劑處理工業(yè)污水尤為重要。如今，天然高分子憑借著易降解、可再生及無污染等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于處理污水。例如，對(duì)石油工業(yè)污水的處理，可以采用天然高分子膠制成的絮凝劑對(duì)石油污水進(jìn)行凈化。下面通過試驗(yàn)對(duì)高分子絮凝劑處理污水的效果進(jìn)行探討。

1 天然高分子絮凝劑處理污水的試驗(yàn)

1.1 主要試劑和儀器

主要試劑包括：乙醇、20%的氫氧化鈉溶液、陽離子聚丙烯酰胺和堿式聚氯化鋁。主要設(shè)備儀器包括：燒杯、攪拌機(jī)和酸度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)的整體水質(zhì)環(huán)境

試驗(yàn)過程中，被污染過的原水取自電鍍廠電鍍時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)污水。同時(shí)，試驗(yàn)再取用石油田產(chǎn)生的石油工業(yè)污水和印刷廠產(chǎn)生的印刷工業(yè)污水。針對(duì)上述工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水，要選擇合適的天然高分子絮凝劑進(jìn)行處理，對(duì)污水進(jìn)行凈化。

1.3 天然高分子絮凝劑的制備

準(zhǔn)備好試劑和儀器之后，需要對(duì)天然高分子絮凝劑進(jìn)行制備。制備天然高分子絮凝劑的過程為：取適量的季銨鹽醚化劑，再加入95%乙醇進(jìn)行濕潤(rùn)分散，之后加入20%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行堿化處理，在溫度為60℃的條件下將水預(yù)加熱2h，制成天然高分子絮凝劑FIO-C。

1.4 工業(yè)污水的絮凝實(shí)驗(yàn)

首先在1 000 mL燒杯中加入被污染過的原水，轉(zhuǎn)速為150 r/min的快速攪拌下加入陽離子絮凝劑FIO-C，攪拌1 min，待溶液穩(wěn)定后取上層清液進(jìn)行分析。

1.5 結(jié)果分析

通過對(duì)靜置液上層清液進(jìn)行檢測(cè)，可以分析出污水中的雜質(zhì)含量較低，天然高分子絮凝劑FIO-C對(duì)污水處理效果較好。

2 天然高分子絮凝劑的種類及絮凝效果

天然高分子來源廣泛，因此天然高分子絮凝劑的種類較多，下面介紹三種高分子絮凝劑。

2.1 碳水化合物類

自然界中碳水化合物類物質(zhì)來源廣，含量高。例如，自然界的植物中纖維素、淀粉和單寧等碳水化合物年產(chǎn)量高達(dá)6 000億噸。碳水化合物類的天然高分子絮凝劑能夠使污水中的雜質(zhì)絮凝，主要是因?yàn)檫@類絮凝劑中的碳水化合物中含有活性基團(tuán)，化學(xué)性質(zhì)較為活潑[1]。同時(shí)，碳水化合物中羥基的醚化、氧化和酯化增加了活性基團(tuán)的活性，提高了碳水化合物類天然高分子絮凝劑的絮凝能力，對(duì)污水中的雜質(zhì)有促沉作用。因此，碳水化合物類天然高分子絮凝劑的優(yōu)勢(shì)在于自然界中碳水化合物來源廣泛且含量大，同時(shí)通過化學(xué)變化，能夠提高碳水化合物類天然高分子絮凝劑的絮凝能力，大大提高水的凈化效果。

2.2 殼聚糖、甲殼素類

殼聚糖是線性聚胺，在酸性溶液中會(huì)溶解。溶解出的陽離子會(huì)對(duì)污水中的金屬離子進(jìn)行吸附，可以有效除去污水中的金屬陽離子。同時(shí)，溶解出的陽離子還能夠吸附污水中帶負(fù)電荷的微粒，有效去除污水中的帶電顆粒。殼聚糖類天然高分子絮凝劑應(yīng)用于染料、農(nóng)藥及多氯聯(lián)苯等化工行業(yè)的廢水處理，取得了比較好的效果。其中，殼聚糖類高分子絮凝劑對(duì)食品加工產(chǎn)生的廢水作用最明顯，能夠吸附食品加工廢水中90%以上的雜質(zhì)。甲殼素是由蟹殼或蝦殼經(jīng)過化學(xué)處理，脫去殼中的碳酸鈣及其他雜質(zhì)，分離出蛋白質(zhì)得到的。甲殼素類高分子絮凝劑能夠處理污水是由于甲殼素含有氨基、羥基和酰氨基，能夠?qū)ξ鬯械碾s質(zhì)進(jìn)行吸附和絮凝。殼聚糖和甲殼素類天然高分子絮凝劑處理污水的操作簡(jiǎn)單，且不容易造成二次污染。

2.3 微生物類絮凝劑

微生物類絮凝劑是通過微生物的發(fā)酵對(duì)污水進(jìn)行凈化，且整個(gè)發(fā)酵的過程無毒。因此，根據(jù)微生物類絮凝劑處理污水的特點(diǎn)，這類絮凝劑被廣泛應(yīng)用于處理糞尿廢水、畜產(chǎn)廢水和紙漿廢水。通過研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中加入2%的乙醇，能夠有效提高絮凝劑的絮凝作用。除此之外，選用合適的原料進(jìn)行微生物發(fā)酵也能夠提高經(jīng)濟(jì)效益，例如，為了獲得有機(jī)氮源，可以選用大豆進(jìn)行制造，減少培養(yǎng)微生物過程的費(fèi)用。因此，微生物類絮凝劑處理污水無污染，且經(jīng)濟(jì)效益較高[2]。

綜上所述，天然有機(jī)高分子絮凝劑在自然界中來源較為廣泛，污染較小。

3 絮凝劑在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

如今，使用絮凝劑處理工業(yè)廢水操作簡(jiǎn)單，且絮凝劑的來源廣泛，因此絮凝劑處理工業(yè)廢水的方法被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。絮凝劑的種類有很多，可以分為微生物絮凝劑、無機(jī)鹽類絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑。其中，微生物絮凝劑主要是通過微生物發(fā)酵對(duì)工業(yè)污水進(jìn)行絮凝凈化，微生物絮凝操作過程無危害，且有利于保護(hù)環(huán)境。無機(jī)鹽類絮凝劑可以分為兩大類：無機(jī)高分子絮凝劑和無機(jī)低分子鹽類絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑主要包括天然有機(jī)高分子絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑。因此，在選擇絮凝劑處理污水時(shí)，要結(jié)合工業(yè)污水的實(shí)際成分，選用合適的絮凝劑，既要提高最終出水的水質(zhì)，也要降低污水處理的成本。

3.1 絮凝劑工作原理

對(duì)于絮凝劑處理工業(yè)污水的原理，下面舉例說明無機(jī)鹽絮凝劑處理污水的過程。例如，選用硫酸鐵作為絮凝劑處理工業(yè)污水時(shí)，首先將硫酸鐵和有機(jī)陰離子絮凝劑聚丙烯酰銨制成水溶液，然后倒入工業(yè)污水中，產(chǎn)生雙層電層，使污水中的顆粒失去穩(wěn)定性，聚集形成膠狀物質(zhì)，具有一定重量的膠狀物質(zhì)會(huì)沉淀，從而除去污水中的懸浮顆粒，達(dá)到凈化污水的目的。處理后的水質(zhì)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，可以再次利用。因此，無機(jī)鹽類絮凝劑在使用過程中操作簡(jiǎn)單，能夠降低污水處理的費(fèi)用。但經(jīng)無機(jī)鹽類絮凝劑處理過的工業(yè)廢水出水含有雜質(zhì)較多，處理效果不佳。

3.2 無機(jī)高分子絮凝劑

上世紀(jì)六十年代，無機(jī)高分子絮凝劑的運(yùn)用提高了對(duì)污水的凈化能力。與傳統(tǒng)絮凝劑相比較，無機(jī)高分子絮凝劑處理污水成本較低，同時(shí)提高了出水質(zhì)量，因此，無機(jī)高分子絮凝劑已成為污水處理的主流凝劑。如今，世界各國(guó)化工行業(yè)利用無機(jī)高分子絮凝劑處理污水已經(jīng)形成規(guī)模，同時(shí)無機(jī)高分子絮凝劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此無機(jī)高分子絮凝劑成為處理污水的主要絮凝劑之一。

3.3 簡(jiǎn)單的無機(jī)聚合物絮凝劑

無機(jī)聚合物絮凝劑是采用鋁鹽和鐵鹽的聚合物用作絮凝劑。與傳統(tǒng)無機(jī)鹽絮凝劑相比，無機(jī)聚合物絮凝劑的優(yōu)勢(shì)在于不僅能夠在處理污水過程中提供大量絡(luò)合離子，還能夠?qū)ξ鬯械念w粒進(jìn)行吸附，有效提高了污水凈化的效果。通常無機(jī)聚合物絮凝劑包括聚合氯化鐵絮凝劑、聚合氯化鋁絮凝劑和聚合硫酸鋁絮凝劑等。除了能夠?qū)ξ鬯械念w粒進(jìn)行吸附，還能夠在污水中發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，降低了污水中膠體表面的電荷。同時(shí)，使部分膠體顆粒由互相排斥變?yōu)榛ハ辔?，形成的膠狀混凝物達(dá)到了一定重量便會(huì)沉降，形成膠體沉淀。

此外，通過對(duì)聚硅鋁引入高電荷的離子，形成聚硅酸硫酸鋁。引入的硫酸根增強(qiáng)了絡(luò)合能力，提高了絮凝劑的絮凝效果。引入硫酸根能夠增強(qiáng)絡(luò)合能力的原因可能是硫酸根離子能夠改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，也有可能是硫酸根離子和聚合物之間存在協(xié)同作用。因此，這種引入硫酸根離子增強(qiáng)絮凝劑的絮凝效果具有極大的研究?jī)r(jià)值。

4 結(jié)論

通過對(duì)上述絮凝劑的介紹，我們可以得出結(jié)論：無機(jī)絮凝劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在處理污水過程中不能徹底清除雜質(zhì)。有機(jī)高分子絮凝劑來源廣泛，處理污水過程操作簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)效益較高。微生物絮凝劑處理污水時(shí)污染小、成本低。在進(jìn)行工業(yè)污水處理時(shí)，應(yīng)結(jié)合工業(yè)污水的實(shí)際成分和處理污水的費(fèi)用，選擇合適的絮凝劑。