天然高分子絮凝剂在工业污水处理中的应用

（科盛环保科技股份有限公司，江苏 南京 210022）

引言

电镀、印刷和石油等工业污水比较难处理，采用传统的生化法或絮凝法处理过后的水质达不到排放标准。因此，结合工业污水处理的实际情况，选用新的絮凝剂处理工业污水尤为重要。如今，天然高分子凭借着易降解、可再生及无污染等优势，被广泛用于处理污水。例如，对石油工业污水的处理，可以采用天然高分子胶制成的絮凝剂对石油污水进行净化。下面通过试验对高分子絮凝剂处理污水的效果进行探讨。

1 天然高分子絮凝剂处理污水的试验

1.1 主要试剂和仪器

主要试剂包括：乙醇、20%的氢氧化钠溶液、阳离子聚丙烯酰胺和碱式聚氯化铝。主要设备仪器包括：烧杯、搅拌机和酸度计。

1.2 实验的整体水质环境

试验过程中，被污染过的原水取自电镀厂电镀时产生的工业污水。同时，试验再取用石油田产生的石油工业污水和印刷厂产生的印刷工业污水。针对上述工业生产过程中产生的污水，要选择合适的天然高分子絮凝剂进行处理，对污水进行净化。

1.3 天然高分子絮凝剂的制备

准备好试剂和仪器之后，需要对天然高分子絮凝剂进行制备。制备天然高分子絮凝剂的过程为：取适量的季铵盐醚化剂，再加入95%乙醇进行湿润分散，之后加入20%的氢氧化钠溶液进行碱化处理，在温度为60℃的条件下将水预加热2h，制成天然高分子絮凝剂FIO-C。

1.4 工业污水的絮凝实验

首先在1 000 mL烧杯中加入被污染过的原水，转速为150 r/min的快速搅拌下加入阳离子絮凝剂FIO-C，搅拌1 min，待溶液稳定后取上层清液进行分析。

1.5 结果分析

通过对静置液上层清液进行检测，可以分析出污水中的杂质含量较低，天然高分子絮凝剂FIO-C对污水处理效果较好。

2 天然高分子絮凝剂的种类及絮凝效果

天然高分子来源广泛，因此天然高分子絮凝剂的种类较多，下面介绍三种高分子絮凝剂。

2.1 碳水化合物类

自然界中碳水化合物类物质来源广，含量高。例如，自然界的植物中纤维素、淀粉和单宁等碳水化合物年产量高达6 000亿吨。碳水化合物类的天然高分子絮凝剂能够使污水中的杂质絮凝，主要是因为这类絮凝剂中的碳水化合物中含有活性基团，化学性质较为活泼[1]。同时，碳水化合物中羟基的醚化、氧化和酯化增加了活性基团的活性，提高了碳水化合物类天然高分子絮凝剂的絮凝能力，对污水中的杂质有促沉作用。因此，碳水化合物类天然高分子絮凝剂的优势在于自然界中碳水化合物来源广泛且含量大，同时通过化学变化，能够提高碳水化合物类天然高分子絮凝剂的絮凝能力，大大提高水的净化效果。

2.2 壳聚糖、甲壳素类

壳聚糖是线性聚胺，在酸性溶液中会溶解。溶解出的阳离子会对污水中的金属离子进行吸附，可以有效除去污水中的金属阳离子。同时，溶解出的阳离子还能够吸附污水中带负电荷的微粒，有效去除污水中的带电颗粒。壳聚糖类天然高分子絮凝剂应用于染料、农药及多氯联苯等化工行业的废水处理，取得了比较好的效果。其中，壳聚糖类高分子絮凝剂对食品加工产生的废水作用最明显，能够吸附食品加工废水中90%以上的杂质。甲壳素是由蟹壳或虾壳经过化学处理，脱去壳中的碳酸钙及其他杂质，分离出蛋白质得到的。甲壳素类高分子絮凝剂能够处理污水是由于甲壳素含有氨基、羟基和酰氨基，能够对污水中的杂质进行吸附和絮凝。壳聚糖和甲壳素类天然高分子絮凝剂处理污水的操作简单，且不容易造成二次污染。

2.3 微生物类絮凝剂

微生物类絮凝剂是通过微生物的发酵对污水进行净化，且整个发酵的过程无毒。因此，根据微生物类絮凝剂处理污水的特点，这类絮凝剂被广泛应用于处理粪尿废水、畜产废水和纸浆废水。通过研究发现，在培养基中加入2%的乙醇，能够有效提高絮凝剂的絮凝作用。除此之外，选用合适的原料进行微生物发酵也能够提高经济效益，例如，为了获得有机氮源，可以选用大豆进行制造，减少培养微生物过程的费用。因此，微生物类絮凝剂处理污水无污染，且经济效益较高[2]。

综上所述，天然有机高分子絮凝剂在自然界中来源较为广泛，污染较小。

3 絮凝剂在工业废水处理中的应用

如今，使用絮凝剂处理工业废水操作简单，且絮凝剂的来源广泛，因此絮凝剂处理工业废水的方法被广泛应用于工业生产中。絮凝剂的种类有很多，可以分为微生物絮凝剂、无机盐类絮凝剂和有机高分子絮凝剂。其中，微生物絮凝剂主要是通过微生物发酵对工业污水进行絮凝净化，微生物絮凝操作过程无危害，且有利于保护环境。无机盐类絮凝剂可以分为两大类：无机高分子絮凝剂和无机低分子盐类絮凝剂。有机高分子絮凝剂主要包括天然有机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂。因此，在选择絮凝剂处理污水时，要结合工业污水的实际成分，选用合适的絮凝剂，既要提高最终出水的水质，也要降低污水处理的成本。

3.1 絮凝剂工作原理

对于絮凝剂处理工业污水的原理，下面举例说明无机盐絮凝剂处理污水的过程。例如，选用硫酸铁作为絮凝剂处理工业污水时，首先将硫酸铁和有机阴离子絮凝剂聚丙烯酰铵制成水溶液，然后倒入工业污水中，产生双层电层，使污水中的颗粒失去稳定性，聚集形成胶状物质，具有一定重量的胶状物质会沉淀，从而除去污水中的悬浮颗粒，达到净化污水的目的。处理后的水质达到一定的标准，可以再次利用。因此，无机盐类絮凝剂在使用过程中操作简单，能够降低污水处理的费用。但经无机盐类絮凝剂处理过的工业废水出水含有杂质较多，处理效果不佳。

3.2 无机高分子絮凝剂

上世纪六十年代，无机高分子絮凝剂的运用提高了对污水的净化能力。与传统絮凝剂相比较，无机高分子絮凝剂处理污水成本较低，同时提高了出水质量，因此，无机高分子絮凝剂已成为污水处理的主流凝剂。如今，世界各国化工行业利用无机高分子絮凝剂处理污水已经形成规模，同时无机高分子絮凝剂化学性质稳定，因此无机高分子絮凝剂成为处理污水的主要絮凝剂之一。

3.3 简单的无机聚合物絮凝剂

无机聚合物絮凝剂是采用铝盐和铁盐的聚合物用作絮凝剂。与传统无机盐絮凝剂相比，无机聚合物絮凝剂的优势在于不仅能够在处理污水过程中提供大量络合离子，还能够对污水中的颗粒进行吸附，有效提高了污水净化的效果。通常无机聚合物絮凝剂包括聚合氯化铁絮凝剂、聚合氯化铝絮凝剂和聚合硫酸铝絮凝剂等。除了能够对污水中的颗粒进行吸附，还能够在污水中发生物理化学反应，降低了污水中胶体表面的电荷。同时，使部分胶体颗粒由互相排斥变为互相吸引，形成的胶状混凝物达到了一定重量便会沉降，形成胶体沉淀。

此外，通过对聚硅铝引入高电荷的离子，形成聚硅酸硫酸铝。引入的硫酸根增强了络合能力，提高了絮凝剂的絮凝效果。引入硫酸根能够增强络合能力的原因可能是硫酸根离子能够改变聚合物的形态结构，也有可能是硫酸根离子和聚合物之间存在协同作用。因此，这种引入硫酸根离子增强絮凝剂的絮凝效果具有极大的研究价值。

4 结论

通过对上述絮凝剂的介绍，我们可以得出结论：无机絮凝剂化学性质稳定，但在处理污水过程中不能彻底清除杂质。有机高分子絮凝剂来源广泛，处理污水过程操作简单且经济效益较高。微生物絮凝剂处理污水时污染小、成本低。在进行工业污水处理时，应结合工业污水的实际成分和处理污水的费用，选择合适的絮凝剂。