化学沉淀絮凝剂

化学沉淀絮凝剂是指通过化学反应生成沉淀物，并结合絮凝作用将悬浮物、胶体颗粒及溶解性污染物聚集成絮体，从而实现固液分离的一类水处理药剂。其核心是通过化学沉淀与絮凝作用的协同效应，提升污染物去除效率。以下是详细介绍：

一、作用机制

1. 化学沉淀

• 重金属去除：加入石灰（Ca(OH)₂）或氢氧化钠（NaOH）调节pH，使Fe²⁺、Cu²⁺等生成氢氧化物沉淀。

• 磷酸盐去除：加入铁盐（如FeCl₃）或铝盐（如Al₂(SO₄)₃），生成磷-金属沉淀（如FePO₄）。

• 通过加入化学试剂（如金属盐、碱、硫化物等），使水中溶解性污染物（如重金属离子、磷酸盐、氟离子等）形成难溶的固体沉淀物。

• 示例：

2. 絮凝作用

• 无机絮凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、硫酸铝等。

• 有机絮凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）、阳离子/阴离子型高分子聚合物。

• 通过电荷中和、吸附架桥等作用，将微小沉淀颗粒和悬浮物聚集成大絮体，加速沉降。

• 常用絮凝剂：

3. 协同效应

• 化学沉淀生成的微小颗粒需依赖絮凝剂形成大絮体，而絮凝剂也能增强沉淀物的密实性，减少污泥量。

二、常见类型与应用场景

1. 重金属废水处理

• 组合药剂：石灰/氢氧化钠（调节pH） + PAC/PFS（絮凝） + PAM（助凝）。

• 作用：中和酸性废水，沉淀重金属离子（如Cr³⁺、Pb²⁺），絮凝剂加速沉淀物聚集。

2. 磷酸盐去除

• 组合药剂：铁盐/铝盐（如FeCl₃、PAC） + 聚丙烯酰胺（PAM）。

• 作用：金属离子与磷酸根生成沉淀（如FePO₄），PAM促进絮体长大，适用于市政污水厂除磷。

3. 砷/氟去除

• 组合药剂：钙盐（如CaO）或铝盐（如硫酸铝） + PAC/PAM。

• 作用：钙离子与氟生成CaF₂沉淀，铝盐与砷生成Al(OH)₃共沉淀，絮凝剂提高沉降速度。

4. 复合型絮凝剂

• 示例：聚硅酸铝铁（PSAF）、聚磷氯化铝（PACP）等。

• 特点：同时具备化学沉淀（如释放Al³⁺、Fe³⁺）和絮凝功能，简化投加流程。

三、关键影响因素

1. pH控制

• 化学沉淀需在特定pH范围内进行（如重金属沉淀需碱性条件，铝盐除磷需中性偏酸）。

• 注意：pH过高可能导致絮凝剂失效，过低则沉淀不。

2. 投加顺序

• 通常先加化学沉淀剂（如石灰调pH），再加无机絮凝剂（PAC/PFS），最后加有机助凝剂（PAM）。

• 错误顺序：若先加PAM，可能导致颗粒表面被覆盖，降低后续沉淀效率。

3. 搅拌强度

• 快速搅拌（100-300 rpm，1-2分钟）：分散药剂并混合均匀。

• 慢速搅拌（30-50 rpm，10-20分钟）：促进絮体生长，避免打碎大絮体。

4. 药剂协同

• 无机絮凝剂（如PAC）提供电荷中和，有机絮凝剂（如PAM）提供吸附架桥，两者需匹配使用。

四、优势与局限性

优势

1. 高效去除溶解性污染物（如重金属、磷酸盐）。

2. 适应复杂水质（高浊度、含有机物或无机盐的废水）。

3. 污泥密实，易脱水，减少处理成本。

局限性

1. 药剂成本较高（尤其是有机高分子絮凝剂）。

2. 过量投加可能导致二次污染（如铝、铁残留）。

3. 对水质变化敏感，需频繁调整参数。

五、应用实例

1. 电镀废水处理

• 流程：调节pH至9-10（加石灰）→ 投加Na₂S沉淀重金属 → 加入PAC和PAM絮凝 → 沉淀池分离。

• 效果：铜、镍等重金属去除率>99%。

2. 市政污水除磷

• 流程：投加FeCl₃或PAC → 生成磷酸盐沉淀 → 加入阴离子PAM助凝 → 二沉池排泥。

• 效果：总磷去除率达90%以上。

六、注意事项

1. 实验室小试：不同水质需通过烧杯试验确定最佳药剂组合与投加量。

2. 污泥处理：化学沉淀产生的污泥需合规处置，避免二次污染。

3. 安全操作：部分药剂（如硫化物、聚丙烯酰胺）具有毒性或腐蚀性，需规范储存与投加。

通过合理选择化学沉淀絮凝剂并优化工艺参数，可显著提升水处理效率，降低成本，同时满足环保要求。