在多介质过滤器的预处理环节,通过投加药剂降低进水浊度是核心手段,这些药剂主要通过混凝、絮凝作用使水中的悬浮物、胶体颗粒聚集成大絮体,便于后续沉淀或过滤去除。常见药剂可分为混凝剂、絮凝剂、助凝剂三大类,具体如下:
一、混凝剂(核心药剂,破坏胶体稳定性)
混凝剂通过电荷中和作用,使水中带负电的胶体颗粒(如黏土、有机物胶体)失去稳定性,形成微小凝聚体(“矾花”),是降低浊度的基础。
铝盐类混凝剂
常用种类:
聚合氯化铝(PAC):应用最广泛,有效成分是 Al₂O₃,溶解后形成多核羟基铝离子,电荷中和能力强,适用 pH 范围宽(6.5-8.5),形成的矾花大而密实,沉降速度快,对中低浊度水(浊度<100NTU)处理效果优异,且腐蚀性低、用药量少。
硫酸铝(Al₂(SO₄)₃):成本较低,但适用 pH 范围窄(5.5-8.0),低温时混凝效果差(易生成难溶解的氢氧化铝),适合水质稳定的常温原水。
明矾(KAl (SO₄)₂・12H₂O):天然矿物加工而成,作用与硫酸铝类似,但纯度较低,目前逐渐被 PAC 替代。
铁盐类混凝剂
常用种类:
聚合氯化铁(PFC):与 PAC 原理相似,但铁离子电荷更高,对高浊度水(浊度>100NTU)和含藻类、有机物较多的原水效果更好,适用 pH 范围宽(4.0-11.0),低温下仍能保持稳定效果,但出水易带轻微铁腥味,需控制投加量。
三氯化铁(FeCl₃):混凝能力强,矾花密度大、沉降快,适合处理高浊度废水,但腐蚀性强(需用防腐设备投加),且过量投加会使出水 pH 降低,需配合碱剂调节。
硫酸亚铁(FeSO₄・7H₂O):成本低,但需在酸性条件下使用(pH 5.0-6.0),且易氧化生成氢氧化铁沉淀,需与氧化剂(如氯气)配合使用,避免出水带色。
二、絮凝剂(辅助混凝,强化絮体生长)
絮凝剂多为高分子聚合物,通过 “架桥作用” 将混凝剂形成的微小矾花连接成更大、更密实的絮体,加速沉淀,进一步降低浊度,常用于混凝剂效果不佳的场景(如低浊水、低温水)。
有机高分子絮凝剂
聚丙烯酰胺(PAM):最常用,分为阳离子型(适合带负电的胶体,如市政污水)、阴离子型(适合带正电的胶体,如含金属离子废水)和非离子型(中性水质)。投加量极少(通常 0.1-1mg/L),需先稀释(0.1%-0.5% 浓度),避免局部过量导致 “反溶”(反而稳定胶体)。
聚氧化乙烯(PEO):絮凝能力强,适合处理高浊度水,但成本较高,多用于特殊工业废水。
天然高分子絮凝剂
如淀粉衍生物、壳聚糖等,生物可降解、无二次污染,但絮凝效果较弱,适合对环保要求高的场景(如饮用水预处理)。
三、助凝剂(改善混凝条件,提升效率)
助凝剂本身无混凝作用,通过调节水质条件(如 pH、温度)或增强矾花强度,辅助混凝剂发挥效果,间接降低浊度。
pH 调节剂
硫酸、盐酸:用于提高原水酸度(如铁盐混凝时,将 pH 从 9.0 降至 6.0),增强混凝剂水解效率。
氢氧化钠、生石灰(CaO):用于提高原水碱度(如铝盐混凝时,将 pH 从 5.0 升至 7.0),避免混凝剂水解不充分。
氧化剂
氯气、二氧化氯:氧化水中的有机物、还原性物质,避免其干扰混凝剂作用;同时可破坏藻类细胞膜,提升对含藻水的浊度去除效果。
高锰酸钾:氧化水中的腐殖质等大分子有机物,生成的二氧化锰颗粒可吸附悬浮物,增强混凝效果。
无机电解质
如氯化钙、硫酸钙,通过增加水中离子浓度,压缩胶体双电层,促进胶体凝聚,适合处理低浊度、低含盐量的原水(如地表水)。
四、药剂选择原则
根据原水浊度与性质:高浊度水优先选铁盐(如 PFC)+ PAM;低浊度水选铝盐(如 PAC)+ 助凝剂(如氯化钙);含藻类水需配合氧化剂(如二氧化氯)。
兼顾成本与环保:饮用水处理优先选 PAC、食品级 PAM;工业废水可选用性价比更高的硫酸铝、三氯化铁。
避免二次污染:如处理后水需回用,需控制铁盐、铝盐残留量(如铝离子<0.2mg/L),避免影响后续工艺(如 RO 膜污染)。
通过合理搭配混凝剂、絮凝剂和助凝剂,可将多介质过滤器进水浊度稳定控制在 5NTU 以下,显著延长滤料使用寿命,保证出水水质。
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