化學沉淀絮凝劑

化學沉淀絮凝劑是指通過化學反應生成沉淀物，并結合絮凝作用將懸浮物、膠體顆粒及溶解性污染物聚集成絮體，從而實現固液分離的一類水處理藥劑。其核心是通過化學沉淀與絮凝作用的協同效應，提升污染物去除效率。以下是詳細介紹：

一、作用機制

1. 化學沉淀

• 重金屬去除：加入石灰（Ca(OH)?）或氫氧化鈉（NaOH）調節pH，使Fe2?、Cu2?等生成氫氧化物沉淀。

• 磷酸鹽去除：加入鐵鹽（如FeCl?）或鋁鹽（如Al?(SO?)?），生成磷-金屬沉淀（如FePO?）。

• 通過加入化學試劑（如金屬鹽、堿、硫化物等），使水中溶解性污染物（如重金屬離子、磷酸鹽、氟離子等）形成難溶的固體沉淀物。

• 示例：

2. 絮凝作用

• 無機絮凝劑：聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、硫酸鋁等。

• 有機絮凝劑：聚丙烯酰胺（PAM）、陽離子/陰離子型高分子聚合物。

• 通過電荷中和、吸附架橋等作用，將微小沉淀顆粒和懸浮物聚集成大絮體，加速沉降。

• 常用絮凝劑：

3. 協同效應

• 化學沉淀生成的微小顆粒需依賴絮凝劑形成大絮體，而絮凝劑也能增強沉淀物的密實性，減少污泥量。

二、常見類型與應用場景

1. 重金屬廢水處理

• 組合藥劑：石灰/氫氧化鈉（調節pH） + PAC/PFS（絮凝） + PAM（助凝）。

• 作用：中和酸性廢水，沉淀重金屬離子（如Cr3?、Pb2?），絮凝劑加速沉淀物聚集。

2. 磷酸鹽去除

• 組合藥劑：鐵鹽/鋁鹽（如FeCl?、PAC） + 聚丙烯酰胺（PAM）。

• 作用：金屬離子與磷酸根生成沉淀（如FePO?），PAM促進絮體長大，適用于市政污水廠除磷。

3. 砷/氟去除

• 組合藥劑：鈣鹽（如CaO）或鋁鹽（如硫酸鋁） + PAC/PAM。

• 作用：鈣離子與氟生成CaF?沉淀，鋁鹽與砷生成Al(OH)?共沉淀，絮凝劑提高沉降速度。

4. 復合型絮凝劑

• 示例：聚硅酸鋁鐵（PSAF）、聚磷氯化鋁（PACP）等。

• 特點：同時具備化學沉淀（如釋放Al3?、Fe3?）和絮凝功能，簡化投加流程。

三、關鍵影響因素

1. pH控制

• 化學沉淀需在特定pH范圍內進行（如重金屬沉淀需堿性條件，鋁鹽除磷需中性偏酸）。

• 注意：pH過高可能導致絮凝劑失效，過低則沉淀不。

2. 投加順序

• 通常先加化學沉淀劑（如石灰調pH），再加無機絮凝劑（PAC/PFS），最后加有機助凝劑（PAM）。

• 錯誤順序：若先加PAM，可能導致顆粒表面被覆蓋，降低后續沉淀效率。

3. 攪拌強度

• 快速攪拌（100-300 rpm，1-2分鐘）：分散藥劑并混合均勻。

• 慢速攪拌（30-50 rpm，10-20分鐘）：促進絮體生長，避免打碎大絮體。

4. 藥劑協同

• 無機絮凝劑（如PAC）提供電荷中和，有機絮凝劑（如PAM）提供吸附架橋，兩者需匹配使用。

四、優勢與局限性

優勢

1. 高效去除溶解性污染物（如重金屬、磷酸鹽）。

2. 適應復雜水質（高濁度、含有機物或無機鹽的廢水）。

3. 污泥密實，易脫水，減少處理成本。

局限性

1. 藥劑成本較高（尤其是有機高分子絮凝劑）。

2. 過量投加可能導致二次污染（如鋁、鐵殘留）。

3. 對水質變化敏感，需頻繁調整參數。

五、應用實例

1. 電鍍廢水處理

• 流程：調節pH至9-10（加石灰）→ 投加Na?S沉淀重金屬 → 加入PAC和PAM絮凝 → 沉淀池分離。

• 效果：銅、鎳等重金屬去除率>99%。

2. 市政污水除磷

• 流程：投加FeCl?或PAC → 生成磷酸鹽沉淀 → 加入陰離子PAM助凝 → 二沉池排泥。

• 效果：總磷去除率達90%以上。

六、注意事項

1. 實驗室小試：不同水質需通過燒杯試驗確定最佳藥劑組合與投加量。

2. 污泥處理：化學沉淀產生的污泥需合規處置，避免二次污染。

3. 安全操作：部分藥劑（如硫化物、聚丙烯酰胺）具有毒性或腐蝕性，需規范儲存與投加。

通過合理選擇化學沉淀絮凝劑并優化工藝參數，可顯著提升水處理效率，降低成本，同時滿足環保要求。