废水处理是保护环境和公众健康的重要过程。在此过程中，各种化学品被用于去除污染物、消毒和改善水质。在这篇综合性文章中，我们将回顾废水处理中使用的最重要的化学品、它们的作用机制及其应用。
简介：在废水处理中使用化学品的重要性
不使用化学品几乎不可能处理废水。出于各种原因，这些化学品被用于废水处理的各个阶段：
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酸和碱的中和
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悬浮颗粒的凝结和絮凝
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去除重金属
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气味和泡沫控制
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消毒和消除病原体
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去除有机物和氮、磷等营养物质
合适的化学品的选择取决于废水成分、排放标准和运营成本等多种因素。
废水处理常用化学品的分类
1. pH调节化学品
pH 值控制是废水处理中的重要步骤之一，因为许多后续过程都需要适当的 pH 值。
碱性物质：
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石灰（Ca(OH)₂）：最广泛使用的物质，可提高 pH 值并有助于凝结。
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氢氧化钠（NaOH）：强碱，可精确调节pH值
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碳酸钠（Na₂CO₃）：作用较温和，缓冲性较好。
酸性物质：
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硫酸（H₂SO₄）：最常用的降低 pH 值的酸。
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盐酸（HCl）：用于特殊情况
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二氧化碳 (CO₂)：具有轻微的降低 pH 值的效果
2. 混凝剂
这些物质中和胶体颗粒的电荷并形成更大的颗粒。
矿物凝结剂：
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明矾（硫酸铝 – Al₂(SO₄)₃）：最广泛使用的混凝剂
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氯铁（FeCl₃）：对某些废水有效
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聚合氯化铝（PAC）：效率高，污泥产量少
有机混凝剂：
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多胺
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聚DADMAC
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阳离子聚丙烯酰胺
3.絮凝剂
这些物质导致小颗粒结合在一起并形成更大、更重的血凝块。
高分子絮凝剂：
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聚丙烯酰胺（PAM）
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阴离子聚合物
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阳离子聚合物
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非离子聚合物
4.消毒剂
氯及其化合物：
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氯气（Cl₂）：有效但危险
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次氯酸钠（NaOCl）：比氯气更安全
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次氯酸钙（Ca(OCl)₂）：特殊用途
其他消毒剂：
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臭氧（O₃）：强度高，但价格昂贵且结构复杂
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二氧化氯（ClO₂）：用于某些废水
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过氧乙酸：一种新兴的替代品
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紫外线：无需化学物质，但需要清水
5. 去除营养物质（氮、磷）的材料
去除磷：
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铝盐（明矾）
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铁盐（氯铁）
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钙（石灰）
除去氮气：
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甲醇：作为反硝化中的碳源
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尿素：在某些生物过程中
6. 除臭剂
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高锰酸钾（KMnO₄）
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过氧化氢（H₂O₂）
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活性炭
7. 去除重金属的材料
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氢氧化钠：用于金属沉淀
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硫化钠：用于沉淀某些金属
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活性炭：吸收一些金属
废水处理中化学物质的作用机理
A）混凝絮凝机理
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电荷中和：带正电荷的矿物凝结剂中和胶体颗粒的负电荷。
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表面吸附：金属离子吸附在颗粒表面。
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架桥：絮凝剂聚合物在颗粒之间架桥并将它们连接在一起。
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沉淀：较大的血块在重力作用下沉淀。
B) 消毒机制
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氧化：消毒剂氧化微生物的细胞壁。
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酶的破坏：重要酶的活性被破坏。
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DNA损伤：在紫外线的作用下，微生物的DNA会直接受到损伤。
影响化学品选择的因素
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废水成分：污染物的类型和浓度
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废水 pH 值：某些材料在特定 pH 值下效果更佳。
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材料成本：包括材料价格以及运输和仓储成本
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安全性和易用性：某些危险材料需要特殊设备。
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产生的污泥量：有些材料产生的污泥较多
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环境影响：废水中的残留物
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与后续工艺的兼容性：干扰其他纯化步骤
不同化学品的优缺点
A) 好处
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高效 去除污染物
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与生物方法相比作用更快
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能够精确控制 净化参数
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灵活 应对废水水质变化
b) 缺点
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某些材料的运营成本较高
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需要管理的化学污泥产生
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运输和储存安全隐患
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废水中残留物质的环境影响
新兴创新和替代方案
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绿色聚合物的使用：天然来源且可生物降解的聚合物
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纳米材料：例如铁纳米颗粒，用于去除特定污染物
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环保化合物：毒性较小的替代品
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混合系统：将化学品与膜或生物方法相结合
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化学品回收：例如从污泥中回收明矾
使用废水处理化学品时的安全注意事项
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人员培训：熟悉每种物质的危害
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个人防护设备：手套、护目镜、口罩
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储存条件：适宜温度，避光、防潮。
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通风系统：特别适用于挥发性物质
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紧急指示：泄漏或皮肤接触
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化学污泥管理：安全处置产生的污泥
结论
化学品在废水处理中起着至关重要的作用，其正确选择直接影响处理的效率和成本。随着技术的进步，效率更高、环境影响更小的新型材料正在被开发出来。对这些材料进行智能管理不仅可以改善废水质量，还可以降低运营成本并确保环境的可持续性。
最终，废水处理系统的设计必须基于对进入的废水、输出标准的详细分析以及全面的技术经济评估，以选择化学品和物理生物过程的最佳组合。