絮凝剂在生活污水处理中的应用现状及展望

第３４卷第２期　２００７年６月　黑龙江水专　学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．２　

Ｊｕｎ．，２００７　

文章编号：１０００—９８３３｛２００７）０２～Ｏ１１２—０３　

絮凝剂在生活污水处理中的应用现状及展望　查湘义　，杨　虹２，张松娟　（１．辽宁交通高等专科学校建筑工程系，沈阳１１０１２２；２．同济大学环境科学与工程学院，上海２０００９２）　

摘要：随着水体污染的日益严重和可利用水资源的减少，人们越来越重视生活污水处理及回用技术的应用。絮凝法作为一种简　便、高效、投资小的处理方法而在污水处理中得到广泛应用。介绍了不同絮凝剂在生活污水处理中的应用现状，并对絮凝　剂在污水处理中的应用前景进行了展望，提出了絮凝剂高分子化、复合化、多功能化的发展方向，对絮凝剂行业的发展具　有一定的参考价值。　关键词：絮凝剂；生活污水；应用现状；发展趋势　中图分类号：）（７０３　文献标识码：Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　Ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ　ｉｎ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｓｅｗａｇｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ＺＨＡ　Ｘｉａｎｇ－ｙｉ　，ＹＡＮＧ　Ｈｏｎｇｚ，ＺＨＡＮＧ　Ｓｏｎｇ￣ｎａｎ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｌｌｉｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１１２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｉｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，ＣＫｍ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｐａｉｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ＷａＳ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ　ａｉｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｗｏｒｋ　ｗａｓ　ｔｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ，ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｈａｖｅ　ｉｍｐｏｒｔ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ　ｖａｌｕｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌｏｃｃｕ—　ｌａｎｔ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ；ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｓｅｗａｇｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　

０引　言　改革开放以来，随着经济的发展，城市化进程的　加快，群众生活水平的提高，城镇生活污水总量日益　增加，生活污水的直接排放对环境造成了严重污染。　据统计，到２０００年我国城市化率已达３２．３５％，城　镇人口达４．２亿，而污水处理率仅为２５％…，污水　处理厂的建设跟不上发展的需要，特别是城市管网　难以延伸到的地方，大量污水未得到处理就直接排　入水体。　目前，我国城市生活污水的处理主要采用生物　法处理，但生物法存在能耗大、投资高的缺点，以我　国目前的经济条件尚难以普及，不少污水厂因缺乏　资金而无法兴建或无法正常运行　Ｊ。而絮凝法处理　生活污水符合我国现阶段国情，它与生物法相比具　有电耗少，基建投资和运行费用低；有机污染物去除　收藕日期：２０ｏ７一Ｏ３一】】；修订日期：２００７—０３—２３　作者简介：查湘义（１９８０一），男，江西玉山人，助教，硕士，主要从　事水污染控制方面的教学与研究工作。　较稳定，且对磷、重金属、细菌和病毒等的处理率较　高，在削减较大污染负荷的前提下，能取得较好的经　济和社会效益。　１　絮凝剂在城市生活污水处理中的应用　１．１无机絮凝剂　目前用于水处理的无机絮凝剂主要分为铝系、　铁系和聚硅酸等几大类，如聚合氯化铝（ＰＡＣ）、聚合　硫酸铁（ＰＦＳ），聚合硫酸铝（ＰＡＳ）、聚合氯化铁　（ＰＦＣ）、聚合磷酸铝（ＰＡＰ）、活化硅酸（ＡＳ）和聚合硅　酸（ＰＳ）等。铝盐是最传统、应用最广泛的絮凝剂；　铁盐是铝盐的主要替代品，早在２０世纪３０年代就　在水处理中得到了广泛应用；聚硅酸在２０世纪３０　年代后期作为絮凝剂在水处理中得到应用。　（１）无机低分子絮凝剂。无机低分子絮凝剂一　般指传统铝、铁盐类化合物，如硫酸铝、氯化铝、硫酸　铁、硫酸亚铁、氯化铁等。它主要靠絮凝剂的电性中　和作用降低或消除颗粒之间的排斥力，从而使颗粒　形成絮凝体从水中分离出来。王立立等＿３］以生活污　

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　查湘义，等．絮凝剂在生活污水处理中的应用现状及展望　１１３　水二级生物处理后的出水为研究对象，考察了三氯　化铁、硫酸铁等絮凝剂对总磷的絮凝去除效果，结果　表明总磷的去除率达到７０％以上。　（２）无机高分子絮凝剂。实际生产中，科技工作　者又逐步开发了无机高分子絮凝剂，如聚合硅酸铝、　聚合硅酸铁、聚合硅酸硫酸铝、聚合硅酸硫酸铁等。　宋志伟等＿４　采用复合型聚铁硅絮凝剂处理城市　生活污水，浊度去除率高达９９％，脱色率６５％，ＣＯＤ　去除率７０％以上；王萍等　研制的ＡＰＳＡ是一种复　合型无机阳离子高分子絮凝剂，它对生活污水的除　浊率在９５％以上，ＣＯＤｃ￣、色度也明显降低。　另外，利用工业废料及天然物质加工而成的无　机高分子絮凝剂的絮凝性能也很好，具有积极的环　保意义。吕福荣、刘艳　采用硼泥与含氯化铝的酸　性废液制成高效硼泥复合絮凝剂ＰＳＣ，用其处理大　连大学生活污水，结果使污水中的ＣＯＤ去除率达　９０％以上，ＳＳ、浊度去除率均达９５％以上。　传统的无机絮凝剂虽然价格低廉、来源广泛、成　本低，但由于无机絮凝剂的作用原理主要靠电性中　和来压缩水中胶体颗粒的双电层而使其凝聚，因此　无机絮凝剂的净化效果受到限制，还有待进一步提　高。目前传统絮凝剂正逐渐被无机高分子絮凝剂所　取代，在全国混凝剂市场销售量中，传统絮凝剂约占　２０％，而无机高分子类约占８０％以上。　１．２有机絮凝剂　有机絮凝剂多为高分子产物，与无机絮凝剂比　较，有机絮凝剂具有用量少、ｐＨ值适用范围广、污泥　量少、絮凝速度快的特点，因而应用前景广泛。按原　料来源，有机絮凝剂可分为合成有机高分子絮凝剂　和天然高分子絮凝剂两大类。　（１）合成高分子絮凝剂。合成有机高分子絮凝　剂多为水溶性的聚合物，其相对分子质量大，一般在　５×１０　～６×１０　。在合成的有机高分子絮凝剂中，　以聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）的应用最为广泛。ＨＹＣ－　６０１＿７］絮凝剂是一种分子量＞２×１０　万的水溶性合　成聚电解质，属聚丙烯酰胺产品，可作为生活污水剩　余污泥的絮凝脱水剂，能使污泥含水率由９９．５％降　至７６％，污泥体积降至原来的１／４８，明显改善污泥　的沉降性能和过滤性能。　（２）天然高分子絮凝剂。此类絮凝剂多为天然　原料（如淀粉、纤维素、甲壳素等）经过化学改性加工　而成，具有原料来源丰富、选择性大、投药量小、安全　无毒、可以完全生物降解、无二次污染、不受ｐＨ变　化的影响等特点，显示了良好的应用前景。　代军等＿８　利用从造纸黑液中提取的木质素制备　阳离子型木素季胺盐絮凝剂，并用于生活污水处理，　获得了良好的效果；宫世国等＿９　利用自制的既含阳　离子又含阴离子的天然改性絮凝剂ＡＳＤ－ＩＩ直接处　理城市生活污水，ＣＯＤ去除率高达７０％～８０％，效　果优于氧化沟法；尹华等　。。以淀粉一丙烯酰胺接枝　共聚物为母体合成阳离子改性高分子絮凝剂ＦＮ—　ＱＥ，用以处理城市污水，在投加量为６～１０　ｍｇ／Ｌ的　条件下，浊度、色度去除率均在９０％以上，ＣＯＤ去除　率达７５％～８０％。陈津端等＿１¨采用改性壳聚糖　ＶＣＧ对城市污水用于传统活性污泥法处理后的再　处理，结果表明，在最佳条件下，去除率、浊度达到　９２％，色度达８８％，ＣＯＤ达７８％左右，ＳＳ可达　９１％；曾德芳等＿１　利用自制的壳聚糖复合絮凝剂处　理清华大学西北小区生活污水、北京市高碑店污水　处理厂二沉池出水，试验表明与传统的絮凝剂ＰＡＣ　相比，ＣＯＤ去除率提高７％～１３％，ＳＳ去除率提高　３％～１０％，药剂加量减少７６％～８２％，［Ａ１３＋］下　降６１％～８５％，这将大大减少处理后的污水和污泥　中的铝离子对环境造成的二次污染。　实践证明，有机絮凝剂对生活污水的处理已经　取得良好的效果，而且用量较少。其中合成高分子　絮凝剂的毒性问题已引起人们的重视，而天然高分　子絮凝剂不存在毒性问题，来源广泛，因此近年来国　内外学者对天然高分子絮凝剂进行了大量的研究，　已成为我国水处理絮凝剂的一个发展方向。　１．３微生物絮凝剂　微生物絮凝剂是２０世纪８０年代后期开发出来　的第三代絮凝剂。该絮凝剂是在特定培养条件下，　微生物生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的　代谢产物，再通过生物技术对真菌、细菌等进行发　酵、抽提、精炼而成的。它具有安全可靠、高效无毒、　易于生物降解、对环境无二次污染等独特的优点，已　成为絮凝剂发展的重要方向之一。　杨开等＿１　］采用微生物絮凝剂普鲁兰（Ｐｕｌｌｕｌａｎ）　和聚合氯化铝复合絮凝的方法，对低浓度城市污水　进行强化一级处理试验。其对浊度、ＣＯＤ、ＴＰ、Ｎ　一　Ｎ去除率分别可达９５％、５８％、９１％、１５％以上，且　污泥沉降与脱水性能良好，处理费用低；宋秀兰　等『１　］从活性污泥中复筛得到高效絮凝菌ＭＢＦ　ＩＩ一３，　其培养液对生活污水的除浊率达９０％以上。日本　在旱田土壤中发现常见的红平红球菌，用它开发的　微生物絮凝剂命名为ＮＯＣ１，试验表明该絮凝剂对　膨胀污泥具有良好的抑制作用　卜　』。美国生物细　菌控制系统公司亚洲有限公司研制的高效生物净水　剂ＰＸ对城市污水、湖泊净化、啤酒废水及炼油废水　等治理均取得了很好的净化效果　。　生活污水中，大量存在的活性污泥本是微生物　的聚集体，而微生物絮凝剂则是微生物自身代谢的　产物，因此对于生活污水的处理，采用微生物絮凝剂