水处理常用的七种药剂及发展前景

水处理药剂（也称作水处理剂、水处理化学品，Water Treatment Chemicals）是工业用水、生活用水、废水处置过程中通常所需的化学药剂。主要作用是控制水垢、污泥的形成，减少与水接触的材料的腐蚀，除去水中的悬浮固体和有毒物质，除臭脱色，软化和稳定水质等。水处理药剂广泛应用于化工、石油、轻工、日化、纺织、印染、 建筑、冶金、机械、医药卫生、交通、城乡环保等行业，包括废水和污水处理、冷却水和锅炉水的处理、海水和苦咸水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂。

一、常用药剂

1、聚丙烯酰胺（PAM）

聚丙烯酰胺是一种线性聚合物。和PAC最大的区别就是一个是有机的，一个是无机的。PAM在常温下为玻璃状固体，能以任意比例溶于水，其水溶液为透明液体，一般用于絮凝过程。然而，PAM的实际使用是复杂的。最佳用量确定后，需要分批加入，不断搅拌，完全融化后才能投入使用。

2、聚合氯化铝

聚合氯化铝(PAC)是介于ALCL3和AL(OH)3之间的水溶性无机聚合物。本品具有很强的架桥吸附性能。在水解过程中，发生混凝、吸附、沉淀等物理化学过程，一般用于混凝过程。

PAC有多种颜色，如白色、淡黄色、金黄色、褐色、棕褐色和咖啡色。根据不同的原料和工艺，生产出来的PAC有不同的颜色，其中白色的纯度最高，价格也最高。淡黄色比较高端，常用于饮用水处理；金黄色应用广泛，价格适中；其余用于工业等特殊环境。

3、片碱

片碱又称氢氧化钠，是一种无机化合物，主要用于调节PH值，因为片碱是一种强碱性物质，而常规污水多为酸性。主要用于气浮池或调节池，合理的PH环境也可以避免污泥上浮的现象。此外，片碱通过沉淀可以在一定程度上过滤重金属离子。片碱也是污水处理中常见的化学品之一。

4、生物除菌剂

生物制剂是指目标微生物(有效菌)通过工业化生产繁殖后，利用多孔物质作为吸附剂(如泥炭、蛭石)制成的活菌制剂，吸附细菌的发酵液。一般为液体、粉末、颗粒等。在污水处理中，用于生物处理的微生物补充。

5、碳源

含有碳元素并能被微生物用于生长和繁殖的营养物质统称为碳源。我们经常有糖类、油脂、有机酸等。碳源相当于微生物的食物，为它们提供能量和合成产物的碳架。

6、柠檬酸

柠檬酸，是一种重要的有机酸。它是无色晶体，无嗅，有强烈的酸味，易溶于水。主要用于MBR系统的反冲洗，可以溶解MBR膜表面的盐类化合物污垢。

7、次氯酸钠

次氯酸钠是一种无机化合物，主要用于漂白、工业废水处理、纺织、制造等诸多领域。在水处理中，用作净水剂、杀菌剂、消毒剂和MBR膜有机污染的反冲洗。

二、应用领域

水处理药剂的应用领域按照终端客户水处理的对象和方式的不同， 一般可以分为：工业水处理、市政与饮用水处理、污水与废水处理、海水淡化。

工业用水处理水处理药剂主要运用在循环水冷却系统和工业锅炉水中。

循环冷却水是把使用过的水通过冷却塔降温后再次用于冷却，整个水系统是处于一个不断循环的动态过程之中，属于多次使用。

循环水冷却系统需要解决管线和设备的结聚、腐蚀和微生物问题。工业循环水处理使用的药剂主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂等。

工业锅炉水处理的常用方法有锅外水处理和锅内水处理，使用的药剂主要有缓蚀阻垢剂、除氧剂、给水降碱剂、离子交换剂、再生剂、软化剂、碱度调节剂、清垢剂等。

市政与饮用水处理在生产合格生活用水的过程中，必须添加合适的水处理化学品使出厂的水质达到国家标准。重点需要处理的环节有：藻类控制，减少水库中有毒或有气味的藻类；絮凝过程，去除悬浮和胶体固体如粘土；软化过程，去除钙盐和镁盐，特别是碳酸盐和重碳酸盐；腐蚀控制，用来减少对管道的腐蚀;杀菌消毒等。

市政与饮用水处理涉及到的水处理药剂一般有杀菌灭藻剂、絮凝剂、缓蚀剂等。

污水与废水处理如果将污水或废水直接排放到自然环境中，其中所含污染物会对生态环境造成污染，因而需要将污水中的全部污染物清除出去。通常需要将多种污水处理方法结合起来，实现层层净化，逐级过滤，直至将水中污染物彻底清除。

污水处理涉及到的水处理药剂一般有絮凝剂、污泥脱水剂、消泡剂、螯合剂、脱色剂等。

海水淡化发展始于20世纪60年代，经过近几十年的发展，海水淡化技术已经相对比较成熟。

其中，蒸馏法和膜法已成为主流技术。

对于膜法而言，为减少结垢沉积对反渗透膜的影响，需要在水中添加阻垢缓释剂、清洁剂、絮凝剂、阻垢分散剂等药剂。

对于蒸馏法来讲，容易产生锅垢从而降低蒸发效率，可以通过海水进行预处理来减少影响，向原水中加入聚磷酸盐、有机磷酸，膦基聚羧酸等进行水质软化，对钙，镁离子以及其他金属离子螯合作用使其不易沉淀，从而阻止水垢的形成。

三、发展前景

节能减排需求我国幅员辽阔、人口众多，淡水资源人均占有量较少，而且重复利用率相对较低，特别是近些年由于国家经济的高速发展，人们在生产和生活活动当中对水资源的利用量更大，污染问题也持续加剧。在工业冷却水的处理过程中，对水处理药剂的应用能够起到非常优质的应用效果。

此外，将水处理药剂应用在城市污水治理当中也能够起到很大的辅助作用，这对于水资源利用效率的提升，从而缓解水资源的短缺问题具有非常重要的意义。

为了对我国流域范围内的水环境质量进行治理和改善，国家相继出台了各种政策，并逐步提升了污水排放的标准。这也就该新型水处理药剂在研发方面指出了非常明确的方向，给行业发展带来了良好的契机。

水环境改善需求就我国工业发展目前的整体情况来说，应用最为广泛的阻垢剂还是以磷系产品为主，而且全国每年需要消耗掉大概十万吨阻垢剂。这些含有磷的化合物多数最终进入到了自然水体当中，导致河流湖泊出现富营养化，给生态环境带来了严重的威胁。所以，目前对无毒性、无磷化，并能够实现生物降解水处理药剂的研究与推广显得至关重要。

目前，我国在水环境管理方面正从以往的总量控制，朝着具体流域的目标管理逐步转变，国家正大力推进水污染治理技术体系以及综合管理体系的构建，给水处理药剂的发展形成了非常优质的技术保障，呈现出更为广阔的发展平台。

四、发展机遇

创新是水处理药剂可持续发展的原动力，绿色化是未来水处理药剂发展的方向，开发研制适合我国环境保护要求的低磷、非氮、可生物降解、无毒无害、低成本的绿色水处理药剂，将成为我国未来水处理药剂发展的方向。

近年来，随着有机高分子絮凝剂的吸附架桥、吸附电中和、聚合物-颗粒物表面络合物形成的耗散絮凝( depletion flocculation) 等机理的形成，以及对聚电解质络合絮凝机理和吸附胶束絮凝等难降解有机物强化絮凝机理的研究，为有机高分子絮凝剂及多元复合絮凝剂的研制和应用提供了理论基础，一批新型高效环保型有机高分子絮凝剂及多元复合絮凝剂得以研制，实现了水处理药剂的新突破。

绿色水处理药剂的发展经历了由天然高分子绿色水处理剂到人工合成型高分子绿色水处理药剂的过程。研制具有高阻垢性能、良好生物降解性、无毒、无磷或低磷的新型绿色水处理药剂是21世纪水处理药剂发展的方向。

但目前仅有阻垢剂与缓蚀剂在绿色化上取得了一定发展，而絮凝剂作为最主要的且用量最多的药剂，在目前所使用的无机与有机絮凝剂中，还存在着二次污染问题，而且容易对人体健康造成重大的伤害，因此应加大其绿色化进程的研究开发。

在开发过程中，以天然产物如农、林产品作为原料，辅以W/W乳液聚合技术，使生产和使用过程中均实现绿色化，并且无二次污染的产生。

多元复合水处理药剂多元复合水处理药剂是一类具有一剂多效的水处理药剂，如聚硅酸与铝盐复合絮凝剂，就是一类新型无机高分子混凝剂，是在活化硅酸（即聚硅酸）及铝盐混凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与铝盐的复合产物，同时具有电中和作用和吸附架桥作用，该类混凝剂具有混凝效果好、价格便宜、处理后水中的残留铝量低等优点。

又如聚卤代醇噻啉季铵盐絮凝剂，具有絮凝能力强的特点，特别适用于选矿作业中矿石与水的分离，同时还具有一定的杀菌和缓释作用。

多元复合水处理药剂一剂多效的特点，吸引越来越多的研究者从事其制备工艺的研究及应用开发。

纳米材料、微生物絮凝剂等新型高效水处理药剂具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，作为一种新型高效水处理药剂而被寄予厚望。

目前，采用纳米TiO2光催化降解毒害有机物、碳纳米管改性去除重金属等的研究已取得突破性进展，为纳米材料水处理药剂的研发开创了先例。

微生物絮凝剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能蛋白质或机能多糖类物质，具有生物降解的独特性质。与其他絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有易于固液分离、形成沉淀物少、易被微生物降解、无毒无害、实用性强等优点。目前，对微生物絮凝剂的研究比较多，而且也有一些研究者将无机-有机高分子絮凝剂复配使用，取得了很好的效果。