水处理药剂

污水处理药剂的使用

学号——200812020232

专业——环境化学

院系班级——化学化工学院应用化学08102班指导老师——郑丽英

姓名____李智湘

目录：

1——水处理药剂的概念

2——水处理剂的种类和举例

3——水处理剂的用途：

4——我国与国外的水处理剂的状况

5——水处理剂的现状和未来发展

1.0水处理剂的概念

水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂，通过使用这些化学药剂，可使水达到一定的质量要求。它的主要作用是控制水垢和污泥的形成、减少泡沫、减少与水接触的材料腐蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等

2.0水处理剂的种类和举例

水处理药剂大体可以分为三大类：

一、污水处理类药剂

二、工业循环水处理药剂

三、油水分离剂

常用的水处理药剂有：阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂（水处理杀菌剂）、清洗剂、粘泥剥离剂、絮凝剂、混凝剂、分散剂等水处理药剂，六偏磷酸钠也是水处理的一种。

四绿色水处理药剂 PASP 聚天冬氨酸

2.1 ——阻垢剂

是一类能阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的物质。一般认为，阻垢剂起阻垢作用是因为它对水中金属离子有螯合作用、对微晶有吸附分散作用和晶格畸变作用。阻垢剂可以分为：天然高分子类、聚羧酸盐类、膦酸盐类、膦酸酯类等。

2.2——缓蚀剂

无机盐类是相当重要的一类缓蚀剂品种。是指分别在配方中采用了铬酸盐、磷酸盐、硫酸锌、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐和有机膦酸盐。全有机配方则不采用无机盐，特别是重金属无机盐，以降低药剂对环境的污染。在全有机配方中常以有机膦酸盐作缓蚀剂。芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂。

2.3——絮凝剂（无机絮凝剂和有机絮凝剂）

絮凝技术的关键是絮凝剂的选择。絮凝剂可分为无机、有机和微生物絮凝剂。

2.3.1无机絮凝剂

无机低分子絮凝剂有氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁等。其聚集速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，在水处理过程中存在较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。

聚合氯化铝(PAC)的混凝性能好，生成的矾花大，投药量少，效率高，沉降快，适合水质范围较宽。主要用于饮用水和工业给水的净化。同时还能用于去除水中所含的铁、锰、铬、铅等重金属，以及氟化物和水中含油等，故可用于处理多种工业废水。

聚合氯化铝铁（PAFC）是一种新型的无机高分子净水剂，产品中铝铁二者的配比是可调的，以适应不同水质的需求，已分别在石化、钢铁、煤炭工业等废水的净化处理中得到应用。结果表明，该药剂质优价廉，是一种新型、高效、稳定的净水剂，具有广泛的应用前景。有人通过实验比较得出PAFC的净水效果稍好于PAC，但PAFC加药成本比PAC少得多。

聚合硫酸铁具有良好的絮凝和吸附作用，广泛应用于原水，饮用水、自来水、工业用水、工业废水及生活污水的处理。聚合硫酸铝(PAS)是一种使用最广的混凝剂，主要用于饮用水和工业用水的净化处理

聚硅酸盐是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐基础上发展起来的。高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。通过把金属离子的电中和能力和聚硅酸的吸附架桥能力结合在一起，使复合产物具有较强的电中和与吸附架桥作用，达到更好的净水效果。它们的絮凝脱稳性能远超过聚硅酸和聚金属离子，同聚硅酸相比，不但提高了稳定性，且增加了电中和能力;同聚金属离子相比，则增强了粘结架桥性能。

以聚合硅酸硫酸铝（PASS）、聚硅氯化铝（PASC）和硅铁复合无机高分子絮凝剂为代表的复合无机高分子絮凝剂，成功应用在给水、工业废水以及城市污水的各种流程中，现已成为主流絮凝剂。但是，无机高分子絮凝剂的相对分子质量和粒度以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，且存在对进一步水解反应的不稳定性问题。

2.3.2有机高分子絮凝剂

与无机絮凝剂相比，合成有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质ｐＨ及环境温度影响小，生成污泥量也少;而且有机高分子絮凝剂分子可带—COO、—NH—、SO3、—OH等亲电基团，可具链状、环状等多种结构，利于污染物进入絮体，脱色性好。目前应用较为广泛的是聚丙烯酰胺类。它能适应多种絮凝对象，用量少，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。常与其它无机絮凝剂复配，如与氯化铝的复配使用。

缺点：合成的高分子絮凝剂其单体或水解、降解产物常常有毒，如聚丙烯酰胺(PAM)的单体，有神经毒性和致畸、致癌、致突变的“三致”效应。

2.3.3微生物絮凝剂

微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全高效、能自然降解的新型水处理剂，至今发现具有絮凝性的微生物已超过17种，包括霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等。它分为：(1)直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母，他们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中；

(2)利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酰葡萄糖胺等成分；(3)利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物是细胞的荚膜和粘液质，除水外，其主要成分为多糖及少量多肽、蛋白质、脂类及其复合物。其中多糖在某种程度上可用做絮凝剂。迄今为止，发现的絮凝效果最好的微生物絮凝剂是红平诺卡氏菌NOC-1。可用于畜产废水处理，膨胀污泥的沉降及纸浆废水(黑液)颜料废水等有色废水的脱色，效果显著。

2.3.4絮凝剂发展状况

目前，絮凝剂正向价廉实用、无毒高效的方向发展。有机高分子絮凝剂将逐渐取代目前被广泛使用的无机絮凝剂，另一方面，微生物絮凝剂具有使用稳定性、安全性、高效性及低耗性。是当今最具发展前途的絮凝之一。所以，未来的发展不仅要开发新型廉价高效的微生物絮凝剂，还要研究微生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用。已有试验表明，二者配合使用，可以互补，不仅可以提高絮凝效率，而且还可降低投加量。

2.4——杀生剂（杀菌灭藻剂）

杀生剂的作用

用以杀死微生物（菌藻）以阻止其大量繁殖致使冷却水系统中的金属设备发生腐蚀及事故，影响正常运行的水处理药剂。根据杀生机制分为氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。

2.4．1氧化性杀生剂（氯气，臭氧，溴类，二氧化氯等）

氯气（杀菌力强，价格低廉，使用较简单，是当今应用最广泛的杀生剂之一。但不适于碱性水处理。另外，它可能与水中有机物生成致癌物三卤甲烷，因而限制了它的应用）；臭氧（具有十分优良的杀菌活性，剥离粘泥作用较强，同时还兼具缓蚀阻垢作用，用它处理循环冷却水，其浓缩倍数可达30～50。但由于成本较高，目前还未被广泛采用。）；溴类杀生剂主要有溴化钠、溴化海因、活性溴、溴化丙酰胺等。其中2，2-二溴-3-氮川丙酰胺是一种非常有效的广谱杀生剂。随着冷却水pH值和温度的升高，它的半衰期迅速变短，对环境污染小；二氧化氯对细胞壁有较强的吸引和穿透能力，它对冷却水中存在的主要危害菌种如异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等都有很好的杀灭作用。它的特点是用量少、高效、快速、药效持续时间长且理对环境没有威胁。

2.4.2非氧化性杀生剂

非氧化性杀生剂种类较多，现在主要使用的有：有机硫化物杀生剂（二硫氰基甲烷，异噻唑啉酮）季铵盐杀生剂，戊二醛类杀生剂。

二硫氰基甲烷是使用较早的有机硫化物杀生剂。对于抑制藻类、真菌和细菌，尤其是硫酸盐还原菌十分有效。但不适宜在碱性冷却水系统中使用。在对冷却水的推荐使用浓度下，戊二醛几乎没有毒性，它的水溶液本身会发生生物降解。随着社会环保意识的加强，戊二醛类杀生剂将大有发展前途

2.5 重金属离子析出剂

也被叫做重金属螯合剂，重金属捕集剂等。是一种与重金属离子强力螯合的化工药剂。

2.5. 1运用领域

广泛应用在、电镀业、电子工业有色钢、铁冶炼业照相、实验室和胶片洗印厂化学、工业垃圾、焚烧厂蓄、电池厂。

2.5.2反应机理

能在常温和很宽的PH值条件范围内，与废水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子进行化学反应，并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀，从而达到从水中去除重金属离子。好的重金属离子析出剂由于其强螯合性，反应不仅能在常温和很宽的PH值条件范围内进行，而且不受重金属离子浓度高低的影响。即使所处理废水中含有络合物成份，也能一次沉淀废水中各种重金属离子，使废水达到排放标准。

2.6水处理消泡剂

2.6.1功效特点——易分散、消泡速度快、抑泡持久抑、泡性强，不影响体系的各种技术参数，不会造成水的二次污染。

2.6.2适用范围----广泛应用于循环水处理、造纸污水、制药污水、皮革污水、印染污水、城市污水生物法处理系统和化学清洗等多种水性起泡系统。

2.6.3常见分类

根据废水性质的不同，水处理时所用消泡剂也不同，按成分大致可分为有机硅类、硅聚醚类、脂肪酸类、聚醚类和高碳醇类；按形态分为固体消泡剂、粉体消泡剂、液体消泡剂。

2.6.4如何选用消泡剂

首先要确定需要使用消泡剂的体系，是水性体系或油性体系。如发酵行业，就要使用油性的消泡剂，如聚醚改性硅或聚醚类的。水性涂料行业就要用水性消泡剂，有机硅消泡剂。选择出消泡剂，比较添加量，在参考价格，可得出最适用最经济的消泡剂产品。

2.7 脱色剂

凡是能够将影响产品外观的颜色脱除的物质统称为脱色剂。

2.7.1特征：为白色或蓝色颗粒，主要成分是二氧化硅。打破传统酸、碱、白土脱色除臭的复杂工艺，直接用过滤的方式，滤除油品中的杂质和氧化物，集除杂、去味、脱色、分离于一体，使变黑的油品变成浅色透明的液体，加工后柴油的酸值、色度符合国家燃料标准。

2.7.2主要应用领域

1、废水脱色剂：用于纺织、印染、油墨、皮革、橡胶、焦化、造纸、制药等废水脱色的处理，一般的脱色剂为聚合氯化铝，以及其他带阳离子的金属盐，另外还有高效脱色剂，此种脱色剂是带有强正电荷的有机高分子聚合物，用量小，脱色效率高，能脱除聚合氯化铝所不能脱除的颜色，并使最终的水质达到理想状态。

2、柴油脱色剂：黑臭柴油的脱色除味,氧化变黑的柴油脱色，塑料炼油的脱色,润滑油和黑基础油的脱色除味，土法炼油的脱色,废机油炼制柴油脱色除味。

3、食品脱色剂：主要成份二氧化氯,具有脱色、漂白、杀菌、降解毒素、去除异味等功能,是理想的食品脱色漂白剂

3.0水处理剂的用途：

水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂，广泛应用于化工、石油、轻工、日化、纺织、印染、建筑、医疗、交通等行业，以达到节约用水和防止水源污染的目的。包括冷却水和锅炉水的处理、海水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂。

4.0我国与国外水处理剂发展现状

目前，国外业已形成了水处理工业这一概念。按照美国工业分析专家Jean M.Kennay的观点，该工业可分为3个部分，即产品制造、服务和系统建设［3］。

产品制造包括水处理设备和化学品制造，系统建设指水处理工程建设，服务指提供水处理技术服务。通常，化学品制造商也是服务商。

目前世界上水处理工业市场销售额约300亿美元，设备制造和系统建设约占该工业的73%。其余为化学品销售和技术服务营业额。化学品约占20%，估计不会超过60亿美元。

美国是世界上最大的水处理剂消耗国，其次是日本和西欧，详见表1［4］。表1 美国、西欧和日本水处理化学品用量亿美元

年份 1993 1997

美国 18.21 21.49

西欧 7.46 8.22

日本 7.64 9.54

总计 33.31 39.25

4.1 我国水处理剂的生产

表2是我国部分水处理药剂生产企业状况。

药剂生产厂家数量生产能力/t

水处理化学品② 50 28 270

阻垢剂 13 2 256

缓蚀剂 18 6 299

分散剂 5 1 665

絮凝剂 14 5 293

聚丙烯酰胺 27 7 891

杀菌剂 10 1 457

净水剂 46 49 928

除垢剂 16 4 240

离子交换树脂 38 46 580

注：①数据取自第三次全国工业普查资料；

②包括水处理药剂、水质稳定剂等。

从资料上看，这些水处理化学品生产厂家多是集体经济，经营规模多是小型。生产品种较为单一，产能较小。其中武进精细化工厂和南京化工学院武进水质稳定剂厂是我国两家最大的水质稳定剂生产厂家，1995年水处理药剂产量均在4 000 t以上，产品品种比较齐全，覆盖面广，并有部分出口。

4.2我国水处理剂与国外的差距

我国水处理剂的生产和应用虽然起步较晚，但由于不同水处理领域发展的历史背景不同，因此对目前所体现的国内外差距不能一概而论。整体上看，由于我国水处理剂是70年代以后陆续投产的，这些产品除少数是我国自行研制的外，大部分是剖析、仿制或依据国外专利研制的，再加上我国水处理剂工业发展历史较短，科研经费有限，因此具有基础薄弱、技术比较落后、整体水平不高的特点。按以下几方面分析国内外差距。

4.2.1 产量

与先进国家相比，我国水处理剂的产量很低。美国1997年各种水处理剂销售总额约为35.2亿美元。我国水处理剂的总产值与美国相差甚远。

4.2.2 品种

循环冷却水处理剂主要包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂及配套的预膜剂、清洗剂和消泡剂等。大类品种国内基本配套齐全，已能大量替代进口，并能部分出口。通过对不同年代3次大型技术引进(70年代13套大化肥装置、80年代的石油化工装置和80年代末的宝钢冶金装置的配套水处理技术)的及时消化和开发，大大缩短了我国与国外先进水平的差距，基本掌握了国外一些著名的水处理公司如美国的Nalco、Drew、Betz、日本的栗田、片山等公司的技术和配方特点。目前在品种上与国外的差距主要体现在新型水溶性共聚物、新型膦羧酸、氧化型杀菌剂和含溴杀菌剂上。八五期间虽经努力开发了某些新品种，如AA-STA(丙烯酸-磺化苯乙烯共聚物)、AA-AMPS(丙烯酸-磺化丙烯酰胺共聚物)、膦羧酸(如PBTC、HPA)等，但多半未形成生产规模。

杀菌剂，如工业用水杀菌剂，目前我国投入生产用的仅液氯、季铵盐等少数品，而国外近几年发展了有机硫季膦盐、噻唑膦等，目前不少水处理剂在乡镇企业生产，部分产品质量得不到保证。

有机高分子絮凝剂品种单一，除聚丙烯酰胺外，只有聚丙烯酸钠和少量聚

胺，聚丙烯酰胺的系列化水平很低。高分子量和超高分子量品种、低毒品种和阳离子品种(特别是粉末产品)远落后于国外。

从品种的总体看，我国已经具有配套的、系列化的水处理剂品种，各个类别国外有的，国内基本也有。但值得指出的是，国外上述品种很多是系列产品，有很多专用的品种，而我国一般只有1～2种。

4.2.3.质量

我国的水处理剂约80%是由乡镇企业生产的。经过长期发展，出现一批在生产技术及设备、生产规模及管理上达到相当水平的优秀企业，但从整体看，随着乡镇企业潜力的枯竭，管理的滑坡，有不少企业的产品质量有待提高。从全行业看，各家产品质量参差不齐，致使整体质量欠佳。

但以国内先进水平而论，则情况有所不同。循环冷却水处理剂，就国内某些主要生产厂家来说，其生产技术水平虽不能与国外先进水平全面相比，但其产品质量与国外相差不很大，有的品种质量与国外产品完全相当或超过国外产品，打入了国外市场。

我国有机高分子絮凝剂除品种少外，在分子量、毒性和速溶性等方面也体现了质量上的差距，这些差距在水处理剂中还是很突出的。

4.2.4 应用与技术服务

水处理技术应用面不够广，中小型企业应用较少。如冷却水，不少企业至今仍采用直流式，耗水量普遍高于国外的水平，如表3所示［5，6］。并且，水的重复使用率低，如我国目前城市用水的重复使用率为45%左右，而美国1985年即达75%，日本则为82.5%。

表3 国内外有关产品吨耗水量比较

产品合成氨钢铁火力发电（kwh）造纸啤酒

国外水平＜20 ＜5.5 (4～6)×10-3 200 ＜10

国内水平 300-500 25-56 (1～1.3)×10-2 450～500 20～60

国内各生产厂现都有自己的技术服务队伍，针对用户的水质、材质、工艺，提供应用配方、适用药剂和使用方法。许多大的用户，如石化厂、大化肥厂也有自己的水处理队伍和仪器设备，并在技术服务方面，尤其对冷却水处理积累了较丰富的经验。目前的问题是，技术服务的对象和内容尚有局限性，一是在行业方面，如对电力、洗煤、造纸行业还缺乏经验；二是在污水处理方面，还不能满足各种污水处理的要求。

5水处理剂发展方向

①水处理剂的科技开发已经与市场充分接轨，绝大部分的研究课题都是从市场出发，成果有自己的市场，也有可观的效益，大部分研究单位都有能力自筹资金进行开发研究。因此，国家在财力紧张的情况下，并不需要增大投资力度。

②目前国内水处理剂的生产能力已大于市场需求，因此，国家也不宜在这方

面进行投资。

③水处理剂的研究方向主要应是改进老工艺，以降低消耗，提高质量，减少自身生产的污染；根据用户需要，研究无磷或少磷的水处理配方；研究可以进行计算机控制的能在线测定浓度的水处理剂及其应用技术；研究苛刻条件下有特殊要求的水处理剂；研究海水代用淡水作冷却水的水处理剂；研究天然或半天然及生物絮凝剂。此外，不宜在水处理剂品种上作过多或无用的开发，在水处理剂品种已基本配套并满足市场要求的情况下，多一个品种或少一个品种对水处理行业并无大碍。国家应在计算机控制的能在线测定浓度的水处理剂及其应用技术、海水利用及生物絮凝剂3个方面加以资助。

④水处理剂目前面临的主要问题是推广速度跟不上形势需求。不管在行业上还是在工厂数目上，都还没有全面推广，需要加大推广力度，应在法规法制的制订、完善和贯彻上下功夫，也应该在行政上加以引导和干预。在利用经济杠杆方面，如提高水价、限期治理，国家都已或将要采取措施，相信会有一定作用。在每个领域、每个行业都应大力加强宣传和推广力度。化肥行业这几年推广两水闭路循环，有很大成绩，可以借鉴。

⑤现阶段推广的重点应继续放在冷却水处理剂上，并把冷却水浓缩倍数由2提高到2.5以上，最好是2.5～3.5，以提高节水水平；第二应大力推广污水回用作冷却水的水处理技术和药剂，这对于节约用水、减少污染都有很大的效益；第三推广不停车清洗技术和药剂，以保证现代化工厂的连续、高效、长周期运行，利于节能、高产；第四是大力推广絮凝剂使用，以加速污水治理的速度。

⑥在推广方式上，由于水处理剂多为水剂，规模效应不太明显，因此不宜搞大公司、大厂。可以以中小企事业单位为主，分散就地服务。但是需要加以联合，取长补短。应该鼓励小型技术服务单位的成立，建立为数不多的基本药剂工厂，配以大量可合成药剂。进行复配生产和技术服务的企业，通过水处理行业组织进行联合和交流，使企业间形成既有竞争又有联合的良好关系。

⑦目前在推广上还有一定的人为阻力，各行业都相继成立了自己的监测中心。应该用正常的产品质量监测体系(如地方质量监测站)，采用已有的国家质量标准，加上用户自己的质量监测，来代替上述行业保护性监测。

参考文献

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[6] Eillis K V.Water Supply,1989,23(6):671