絮凝劑（jì）在汙水處理領域（yù）作為強化固液分離的手段，可用於強化（huà）汙水的初次沉澱、浮選處理及活性汙泥法之後的（de）二次沉澱（diàn），還可用於汙（wū）水三級處理或深度（dù）處理。當用於剩餘汙泥脫水前的調理時，絮凝劑（jì）和助凝劑就變成了汙泥調（diào）理劑（jì）或脫水劑。
1、絮凝劑作用是什麽?
絮凝劑（jì）的作用機理：水中膠體（tǐ）顆粒微小、表麵水化和帶電使（shǐ）其具有穩定性，絮凝劑投加到水中後（hòu）水解成（chéng）帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。
采用投（tóu）藥後快速攪拌的方式，促進水中膠體雜質顆粒與絮凝劑水解成的膠團的碰撞機會和次數。水（shuǐ）中的雜質顆粒（lì）在絮凝劑的作用下首先失去（qù）穩定性，然後相互凝聚成尺寸（cùn）較大的顆粒，再在分（fèn）離設施中沉澱（diàn）下去或漂浮上來。
攪拌產生的速度梯度G和攪拌時間T的乘積GT可（kě）以間（jiān）接表示在整個（gè）反（fǎn）應時間內顆粒碰撞的總次數，通過（guò）改變GT值可以控製混凝反應效果。一般（bān）控製（zhì）GT值在104～105之間，考慮到雜質顆粒濃度對（duì）碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混凝效果的（de）控製參數，其中C表示汙水中雜質顆粒的質量濃度，而且建議GTC值（zhí）在100左右。
促（cù）使絮凝劑迅速向水中擴散，並與全部廢水混合均勻的過程就是混合。水中的雜質顆粒與絮凝劑作用，通過壓縮雙電層和電中和等機理（lǐ），失去或（huò）降低穩定性，生成微絮粒的過程稱為凝聚。凝（níng）聚生成微絮粒在架橋物（wù）質和（hé）水流的攪動下，通過吸附架（jià）橋（qiáo）和（hé）沉澱物網（wǎng）捕等機理（lǐ）成（chéng）長為大絮（xù）體的過程稱為絮凝。混合、凝（níng）聚和（hé）絮凝合起來稱為混凝，混合過（guò）程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在（zài）反應池中進行（háng）。
2、絮（xù）凝劑的種類有哪些（xiē）?
絮凝劑是能夠降低或消除水中分散微粒的沉（chén）澱穩定性和聚合穩（wěn）定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚（jù）集體而（ér）除去的一類物質。按照（zhào）化學成分，絮（xù）凝劑可分為無機絮凝劑、有（yǒu）機絮凝劑（jì）以及微生物絮凝劑三大類。
下（xià）麵（miàn）主要介紹一下最常用的無機、有機絮凝劑：
無機絮凝劑包括（kuò）鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。
有機絮凝劑按照聚（jù）合單（dān）體帶電集團的電荷（hé）性質，可分為陰離（lí）子型、陽離子型、非（fēi）離子型、兩（liǎng）性型等幾種，按其來源又可（kě）分（fèn）為人（rén）工（gōng）合成和天然高分子絮凝劑兩大類。
3、無機絮凝劑的種類有哪些?
傳統應用的無機絮凝（níng）劑為低分子的鋁鹽和鐵（tiě）鹽，鋁鹽主要有硫酸鋁（lǚ）(AL2(SO4)3∙18H2O)、明礬(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O)、鋁酸鈉(NaALO3)，鐵鹽主要有三氯化（huà）鐵(FeCL3∙6H20)、硫酸亞鐵(FeSO4∙6H20)和硫酸鐵(Fe2(SO4)3∙2H20)。
一般（bān）來講，無機絮凝劑具有原料易得，製備簡便、價格便宜（yí）、處理效果適中等特點，因而在（zài）水處理中應用較多。
4、無機絮凝劑硫酸（suān）鋁的特點有哪些?
自19世（shì）紀末美國（guó）最先將（jiāng）硫酸鋁用於給水處理並取（qǔ）得專利以來，硫（liú）酸鋁就以卓越的凝聚沉降性能而被廣（guǎng）泛應用。硫酸鋁是目前世（shì）界上（shàng）使用最多的絮（xù）凝（níng）劑（jì），全世界年產硫酸鋁約500萬噸，其（qí）中將近一半用於水處理領域。
市售硫酸鋁有固、液兩種形態，固態的又按其中（zhōng）不溶（róng）物的含量分為精製和粗製兩種，我國民間常用於飲用水淨化（huà）的固態產品明礬，就是硫酸鋁（lǚ）與硫酸鉀的複鹽，但在工業水及廢水處理中應用不多。
硫酸鋁適用的pH值範圍與原水的硬度有關，處理軟水時，適宜pH值為5～6.6，處理中硬水時，適宜pH值為（wéi）6.6～7.2，處理高硬水（shuǐ），適宜pH值為7.2～7.8。硫酸鋁適用（yòng）的水溫範圍是20oC～40oC，低於10oC時混凝效果很差。硫酸鋁的腐蝕性較小（xiǎo）、使用方（fāng）便，但水解反（fǎn）應慢，需要消耗一定（dìng）的堿量。
5、無機（jī）絮（xù）凝劑三氯化鐵的特點有哪些?
三氯化鐵是另一種常用的無機低分子凝（níng）聚劑，產品有固體的黑褐（hè）色結晶體，也有較高濃度的液體。其具有易溶於水，礬花大而（ér）重，沉（chén）澱性能好，對溫度、水質及pH的適應範圍寬（kuān）等優點。
三氯化鐵的（de）適用pH值範圍是9～11，形成的絮體密度大，容易沉澱，低溫或高濁度時效果仍很好。固體三氯化鐵具有強烈的吸水性，腐蝕性較強，易腐蝕設（shè）備，對溶解和投（tóu）加設備的防腐要求較（jiào）高，具有刺激性氣味，操作條件較差。
三氯化（huà）鐵的作用機理是利用三價鐵離子逐級水解生（shēng）成的各種羥基鐵離子來實現對水中雜質顆粒的（de）絮凝，而羥基鐵離（lí）子的形成需要利（lì）用水中大量的（de）羥基（jī），因此使用過程中會消（xiāo）耗大量的堿，當原水堿（jiǎn）度不夠時，需要補充石灰等堿源。
硫酸亞鐵俗稱綠礬，形成絮凝體快而穩定，沉（chén）澱時間短，適用於堿度高（gāo）、濁度大的情況，但色度不易除淨，腐（fǔ）蝕性也較強。
6、無機高分（fèn）子絮凝劑的種類有哪些?
無機高分子絮凝劑是從60年代起世界（jiè）上發展起來的新型絮凝劑（jì），目前，其生產和應用在全世界都取得了迅速進展。
鋁、鐵和矽（guī）類的無（wú）機高分子絮凝劑實際上分別是它們由（yóu）水解（jiě）、溶膠到沉澱過程的中（zhōng）間產物，即（jí）Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚（jù）合物。鋁和鐵（tiě）是陽（yáng）離子型（xíng）荷正電，矽是陰離子型（xíng）荷負電，它們在水溶態的單元（yuán）分子量約為數百到數千，可以相互結合成為具（jù）有分形結構的集聚體。
它們的凝（níng）聚（jù）—絮凝過程（chéng）是對（duì）水中顆（kē）粒物的電中和與粘附架（jià）橋兩種作用的綜合體現。水中懸浮顆粒的粒度在納米到微米級，大多帶負電荷，因此絮凝劑及（jí）其形態的電荷正負、電性強弱和分子量、聚（jù）集體的粒度大小是決定其絮凝（níng）效果的主要因素。目（mù）前無機高分子絮凝（níng）劑的種類（lèi）已有幾十種，產量也（yě）達到絮凝劑總產量的30%～60%，其中最常用及廣泛使用的為聚合氯化鋁（lǚ），即PAC。
7、無機高（gāo）分子絮凝劑（jì）的特點有哪些?
Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的羥基和氧基聚合物（wù）都會進（jìn）一步結合為聚集體，在一定條件下保持在水溶（róng）液中，其粒度大致在納米級範圍，以此發揮凝聚—絮凝作用會得到低投加量高（gāo）效果的結果。
若（ruò）比較（jiào）它們的反應聚合速度，鋁聚合（hé）物的反應較緩和，形態較穩定（dìng），鐵的水解聚合（hé）物則反（fǎn）應迅速，容易（yì）失去穩定（dìng）而發生沉澱（diàn）。
無（wú）機高分子絮凝劑（jì）的優點反映在它比傳統絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的效能更優異，而比有機高分（fèn）子絮凝劑價格（gé）低廉。現在（zài）PAC成功地應用在給水、工（gōng）業廢水以及城市汙水的各種處理流程，包（bāo）括預處理（lǐ）、中間處理和深（shēn）度處理中，逐漸（jiàn）成為主流絮凝（níng）劑。但是，在形態、聚合度及相（xiàng）應的凝聚—絮凝效果方麵，無機高分子絮凝劑仍處於傳統金（jīn）屬鹽絮凝劑與有機高分子絮凝劑之間的位置。
8、聚（jù）合氯化鋁的特點有哪些?
聚合氯化鋁（lǚ），簡稱PAC，化學式為（wéi）ALn(OH)mCL3n-m。PAC是（shì）一種多價電解質（zhì），能顯（xiǎn）著地降低水中粘土類雜質(多帶負（fù）電荷)的（de）膠體電荷。由於相對分（fèn）子質量大，吸附能力強，形成的絮凝體較大，絮凝沉（chén）澱性能優於其他絮凝劑。
PAC聚合度較高，投（tóu）加後（hòu）快速攪拌，可以大大縮短絮凝體形成時間。PAC受水溫（wēn）影響較小，低水溫時使用效果也很好。它對水的pH值（zhí）降低較少，適用的pH範（fàn）圍寬(可在pH=5～9範圍內使用)，故可不投加（jiā）堿劑。PAC的投加量少，產泥量也少，且使（shǐ）用、管理、操作都較方便，對設（shè）備、管道等腐蝕性也小。因此，PAC在水處理領域有逐步替代硫酸鋁的趨勢，其缺點是價格較傳統絮凝劑高。
另外，從溶液化（huà）學的角度看，PAC是鋁鹽水解—聚合—沉澱反應過（guò）程的動力學中間產物，熱力學上是不穩定的，一般液體PAC產品均應較（jiào）短時間內使用，(固體產（chǎn）品性能（néng）穩定，則可（kě）較長期保存)。添（tiān）加某些無機（jī）鹽(如CaCl2、MnCl2等)或高分子(如聚乙烯醇、聚（jù）丙烯酰胺（àn）等)可提高PAC的（de）穩定性，同時可增加凝聚能力。
從生產工藝講，在PAC的製造過程中引（yǐn）入（rù）一種或幾種不同的陰離子(如SO42-、PO43-等（děng）)，利用增聚作用可以在一定程度上改（gǎi）變聚合（hé）物的結（jié）構和形態分布，進而提高PAC的穩定性和功效;如果在（zài）PAC的製造過程（chéng）中引入其它陽離子組分，如Fe3+，使Al3+和Fe3+交錯水解聚合，可製得複合絮凝劑聚合鋁鐵。
9、人工合（hé）成有機高分子絮凝（níng）劑的種類有哪些?
人（rén）工合成有機（jī）高分子絮凝劑多（duō）為聚丙（bǐng）烯、聚乙烯物質，如聚丙烯酰胺、聚乙烯（xī）亞胺等。這些絮凝（níng）劑都是水溶性的線型高分子（zǐ）物質，每個（gè）大分子由許多包含帶電基團的重複單元組（zǔ）成，因而也稱為聚電解質。包含帶正電基團（tuán）的（de）為（wéi）陽離（lí）子型聚電解質，包含帶負電基團的為陰離子（zǐ）型聚電解質，既包含（hán）帶正電基（jī）團又包含帶負電基團，稱之為非離子型（xíng）聚電（diàn）解（jiě）質。
目前使用較多的高分子絮凝劑是陰離（lí）子型，它（tā）們對水（shuǐ）中負（fù）電膠體雜質（zhì）隻能發揮助凝（níng）作用。往往不能單獨使用，而是配合鋁鹽（yán）、鐵鹽使用。陽離子型絮凝劑（jì）能同時發揮凝聚和絮凝作用而單獨使用，故得到（dào）較快發展。
我國當前使用較多的是聚丙烯（xī）酰胺類非離子型高聚物，常與鐵、鋁鹽合用。利用鐵、鋁鹽對膠體微粒的電性中和作用（yòng）和高分（fèn）子絮凝劑優異的絮凝功能，從而得（dé）到滿意（yì）的處理效果。聚丙烯酰胺在使用中具有投量少（shǎo），凝聚速度快，絮凝體粒大強韌的特點。我國目前生產（chǎn）的人工合成有機高分（fèn）子絮凝（níng）劑中80%是這種產品。
10、聚丙烯酰（xiān）胺類絮凝（níng）劑的特點（diǎn）有哪些?
聚丙烯酰胺PAM是一種目前應用最廣泛的人工合（hé）成有機高（gāo）分子絮凝劑，有時也被用作助凝劑。聚丙烯酰胺的生產原料是（shì）聚丙烯（xī）腈CH2=CHCN，在一定條件下，丙烯腈水解生成丙烯酰胺，丙烯酰（xiān）胺再通過懸浮聚合得到聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺屬於水溶性樹脂，產品有粒（lì）狀固體和一定（dìng）濃（nóng）度的粘稠水溶液兩種。
聚（jù）丙烯酰胺在水的實際存在形態是無規線團（tuán），由於無（wú）規線團具有一定的粒徑尺寸，其（qí）表麵又有一些酰胺基團，因此能夠起（qǐ）到（dào）相應的架橋和吸附能力，即具有一定的絮凝（níng）能（néng）力。
但由於聚丙烯酰胺長鏈卷曲成線團，使（shǐ）其架橋範圍較小，兩個酰胺基締結後，相當於（yú）作用相互抵消（xiāo）而喪失兩個吸附位，再加（jiā）上部分酰胺基卷藏在線團結構的內部，不能與水中的雜質顆粒相接觸和吸附，所（suǒ）以其擁有的吸附能力不能充分發揮。
為了使締結在一起的酰胺基再次分開、內藏的（de）酰胺基（jī）也能暴（bào）露在外表，人們設法將無（wú）規線團適當延伸展開，甚至設法在長分子鏈上增加一些帶有陽離子或陰離子的（de）基團（tuán），同時提高吸附架橋能力和（hé）電中和（hé）壓縮雙電層（céng）的作用。這樣一來，在PAM的基礎上又衍生出一係列性質各異的（de）聚丙（bǐng）烯酰（xiān）胺類絮凝劑（jì）或助凝劑。
比如說在聚丙烯（xī）酰胺（àn）溶液中加堿，使部分（fèn）鏈節上的酰胺基轉化（huà）為羧酸鈉，而羧酸（suān）鈉在水中容易離解出鈉離子，使COO-基（jī）保留在支（zhī）鏈上（shàng），因此生成部分水（shuǐ）解（jiě）的陰離子型聚（jù）丙烯酰胺。
陰離子型聚丙（bǐng）烯酰胺分子結（jié）構上的COO-基使分子鏈帶有負電荷，彼（bǐ）此（cǐ）相斥將原來締結在一起的酰胺基拉開，促（cù）使分子鏈（liàn）由線團狀逐漸伸展成（chéng）長鏈狀，從而使架橋範（fàn）圍擴大、提高絮凝（níng）能力，作為助凝劑其優勢表現（xiàn）得更為出色。
陰離子型聚丙烯酰胺的使用效果（guǒ）與其“水解度”有關，“水解（jiě）度”過小會導致混凝或助凝（níng）效果較差，“水（shuǐ）解度”過大會（huì）增加製作成本。
11、影響（xiǎng）絮（xù）凝（níng）劑使（shǐ）用的因素有哪些?
(1)水的pH值
水的pH值對無（wú）機絮（xù）凝劑的使用（yòng）效果影響很大，pH值的（de）大小關係到選用絮凝劑的種類、投（tóu）加量和混凝沉澱效果（guǒ）。水中的H+和OH-參與絮凝劑的水解反應（yīng），因此，pH值強烈影（yǐng）響絮凝劑的水解速（sù）度、水解產物的存在形（xíng）態和性能。
以通（tōng）過生成Al(OH)3帶電膠體實現混凝作用的（de）鋁鹽為例，當pH值﹤4時，Al3+不能大量水解成Al(OH)3，主要以Al3+離（lí）子的形（xíng）式存在，混凝（níng）效果極差。pH值在6.5～7.5之間時，Al3+水解聚（jù）合成聚合（hé）度很大的Al(OH)3中性膠體，混凝效果較好。pH值﹥8後，Al3+水解成AlO2-，混凝效果又變得（dé）很差。
水的堿度對pH值有緩衝作用（yòng），當堿度不（bú）夠時，應添加石（shí）灰等藥劑予以補充。當水的（de）pH值偏高時（shí），則需要加酸（suān）調整pH值到中（zhōng）性。相比之下（xià），高分子絮（xù）凝劑受pH值的影（yǐng）響（xiǎng）較小。
(2)水（shuǐ）溫
水溫影響絮凝劑（jì）的水解速度和礬花形（xíng）成的速度及結構。混凝的水解多是吸熱反應，水溫較低時，水（shuǐ）解（jiě）速度慢（màn）且不（bú）完全。
低溫情況下，水的粘度大，布朗（lǎng）運動（dòng）減弱，絮凝劑膠體顆粒與水中雜質顆粒的碰撞（zhuàng）次數減少，同時水的剪（jiǎn）切力增大，阻礙混凝絮（xù）體的相互粘合;因此，盡管增加了絮凝劑的投加（jiā）量，絮體的形（xíng）成還是很緩慢，而且（qiě）結構鬆散、顆粒（lì）細小，難以去（qù）除。
低（dī）溫對高分子絮凝劑的影響較小。但要注意的是，使用有機高分子絮凝劑時，水溫不能過高，高溫容易使有機高分子（zǐ）絮凝劑老化（huà）甚至（zhì）分解生成不溶性物質，從而降低混凝效果。
(3)水中雜質成分
水中雜質顆粒大小參差（chà）不齊對混（hún）凝有利，細（xì）小而均（jun1）勻會導致混（hún）凝效果很差。雜質顆粒濃度過低往往對混凝不利，此時回流沉澱（diàn）物或投（tóu）加助凝劑可提高混凝效果。水中雜質顆粒含有大量有機物（wù）時（shí），混凝效果會變差，需要增加投藥量或投加氧化劑等起助凝作用（yòng）的藥劑。水中的（de）鈣鎂離子、硫化物、磷化物一般對混凝有利，而某些陰離子、表麵活性物質對混凝有不利影響。
(4)絮凝劑種類
絮凝劑的選擇主要取決（jué）於水中膠體和懸浮物（wù）的（de）性質及濃度。如果水中（zhōng）汙染物主要呈膠體狀態，則應首選無機絮凝劑使其脫穩凝聚，如（rú）果絮體細小，則需要投加高分子絮凝劑（jì）或（huò）配合使用活化矽膠等助凝劑。
很多情況下，將無機絮凝劑與高分子絮凝劑聯合使用，可明（míng）顯提高混凝效果，擴大應用範圍。對於高分子而言，鏈（liàn）狀分子上所帶電荷量越大，電荷密度越高（gāo），鏈越能充分伸展，吸附架橋的作用範（fàn）圍也就越大，混凝效果會越好。
(5)絮凝劑投加（jiā）量
使用（yòng）混凝法處（chù）理任何廢水，都存在最佳絮凝劑和最佳投藥量，通常都（dōu）要通過試驗確定，投加量過大可能造成膠體的再穩定。一般普通鐵鹽、鋁鹽的投加範圍是10～100mg/L，聚合鹽為普通鹽投加量（liàng）的1/2～1/3，有機高分子絮凝（níng）劑的投加範圍是1～5mg/L。
(6)絮凝劑投（tóu）加順序
當使用多種絮凝劑時，需要通過試驗確定最佳投加順序。一般來說，當無機絮凝劑與有（yǒu）機絮凝劑並（bìng）用時，應先投加無（wú）機絮凝劑，再投（tóu）加有機絮凝劑。
而（ér）處理雜質顆粒尺寸在50μm以上時，常先投加有機絮凝劑吸附架橋，再投加無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體脫穩。
(7)水力條件
在混合階段，要求絮凝劑與水（shuǐ）迅速均（jun1）勻地混合，而到了反應階段，既要創造足夠的碰撞機（jī）會和良好的吸附條件（jiàn）讓絮體有足夠的成長機會，又要防止已生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度要逐步減小，反應時間要足夠（gòu）長。
