水处理剂的研制及污染控制技术研究_李暑荣

131科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald环境科学2009NO.25ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报1引言在给排水处理行业中,以自来水厂和城市污水处理厂为代表的水处理工业,是处理规模很大,影响范围很广,与人类生存和发展息息相关的行业。水处理工业的历史和现实表明,混凝在给水和排水处理中占有重要的地位,迄今为止,几乎100％的自来水厂是以混凝净化为主制取饮用水;国外发达国家约有80％的城市二级污水厂,是在生化处理后的二沉池投加絮凝剂除磷,几乎100％的城市污水厂的污泥是通过投加阳离子絮凝剂浓缩后再进一步机械脱水,而化学强化一级混凝处理厂,因其技术效益较合理,在发达国家和沿海地区也有逐步增大建设比例的趋势,强化一级混凝处理出水结合排海工程已成为沿海城市污水主要处理方法。我国给排水工业中出现一些新的情况,有些矛盾还没有很好解决,如水资源受污染,饮用原水水质变差,以氨氮、溶解性有机物为代表的污染日趋严重,而对微污染水源水,水厂用原有的混凝——沉淀——砂滤——消毒工艺难以制取合格饮用水,而采用后加活性炭处理等技术可以制出好的饮用水,但水厂的技术改造和制水成本会有较大增加;在城市污水处理方面,目前的城市二级污水处理厂能取得合格的排出水水质,但因工程投资和运行费用较高,污水厂建设速度一直较慢,目前城市污水集中处理率还只占城市污水总量的15％左右,而建设一级混凝污水处理厂,其建设费可降低至二级污水厂建设费的1/3,运行费也可降低50％左右,但出水COD.BODS值要比二级污水厂升高20％～30％左右,出水达不到国家规定的排放标准。2水处理剂研究进展2.1概况絮凝沉降净化法是水处理中应用最广,处理成本最低的有效方法之一。絮凝作用即在絮凝剂的作用下,使水中处于胶体稳定状态下的微细颗粒、乳化油等脱稳,凝聚成一长为大的絮体,沉清脱除。絮凝过程是复杂的物理、化学过程,人们在这方面进行了很多研究,对絮凝过程提出了各种机理模型,用得较多的有DLVO理论。这一理论是用胶体颗粒间的吸引能和排斥能之间的相互作用,产生的相互作用能,来解释胶体的稳定和脱稳。在絮凝过程中通过胶体颗粒的电荷中和及压缩胶体的双电层而产生絮凝沉淀。“吸附架桥”理论是指水中的胶体和悬浮颗粒,通过有机或无机高分子絮凝剂的“架桥”连接及已形成絮体的吸附作用,形成大絮体而沉淀下来。2.2合成絮凝剂根据合成絮凝剂的组成,可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂三大类。无机絮凝剂的应用历史悠久,无机低分子絮凝剂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。它比原有传统药剂絮凝效果高的多,而价格相应较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势。目前日本、俄罗斯、西欧生产已达到工业化,产品质量稳定,聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的30％～60％。我国无机高分子絮凝剂的开发成绩也很显著。无机高分子絮凝剂的品种在我国已逐步形成系列如:阳离子型的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP),聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC),聚合磷酸铁(PFP)等;阴离子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS);无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)、聚合硅酸氯化铁(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI),聚合硅酸铝铁(PAFSI),聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SCPAFC)等。在有机高分子絮凝剂中聚丙烯酰胺(PAM)的应用最多。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型三种,它们的分子量均在50～600万之间。另外,聚丙烯酸钠、聚二甲基二烯基氯化铵(PDADMA)及二甲基二烯丙基氯化按—丙烯酰胺共聚物(DMDAAC-AM)近年来也得到广泛的研究与应用。3微污染源水控制技术的研究近年来,水源水的污染仍然很严重,甚至呈发展趋势。七大水系和三大湖泊都受到了不同程度的污染,据环保部门检测,我国90％以上的城市水域受到严重污染,约有50％重点城市的水源不符合饮用水水源标准,全国地表水近60％以上的水质降为IV类以下水质,已完全失去作为饮用水水源的功能,有97％大中城市地下水也受到污染。由于水中有机物的存在,其对胶体的保护作用和稳定性的提高,不但使给水处理增加了一定的难度,同时水中有毒有机物难以降解,并具有生物积累性和三致作用(致癌、致畸、致突变)或慢性毒性;某些有机物特别是天然有机物(NOM),经常规处理氯消毒后所产生的有机卤化物,其中有许多己被确认为是直接致癌物或诱发物,对人体健康有极大的潜在危害。水源水的污染不仅给人类的健康带来了较大的危害,而且对传统净水工艺和水质造成很大影响