水處理藥劑（也稱作水處理劑、水處理化學(xué)品，Water Treatment Chemicals）是工業(yè)用水、生活用水、廢水處置過(guò)程中通常所需的化學(xué)藥劑。主要作用是控制水垢、污泥的形成，減少與水接觸的材料的腐蝕，除去水中的懸浮固體和有毒物質(zhì)，除臭脫色，軟化和穩(wěn)定水質(zhì)等。水處理藥劑廣泛應(yīng)用于化工、石油、輕工、日化、紡織、印染、 建筑、冶金、機(jī)械、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通、城鄉(xiāng)環(huán)保等行業(yè)，包括廢水和污水處理、冷卻水和鍋爐水的處理、海水和苦咸水淡化、膜分離、生物處理、絮凝和離子交換等技術(shù)所需的藥劑。

一、常用藥劑

1、聚丙烯酰胺（PAM）

聚丙烯酰胺是一種線性聚合物。和PAC最大的區(qū)別就是一個(gè)是有機(jī)的，一個(gè)是無(wú)機(jī)的。PAM在常溫下為玻璃狀固體，能以任意比例溶于水，其水溶液為透明液體，一般用于絮凝過(guò)程。然而，PAM的實(shí)際使用是復(fù)雜的。最佳用量確定后，需要分批加入，不斷攪拌，完全融化后才能投入使用。

2、聚合氯化鋁

聚合氯化鋁(PAC)是介于ALCL3和AL(OH)3之間的水溶性無(wú)機(jī)聚合物。本品具有很強(qiáng)的架橋吸附性能。在水解過(guò)程中，發(fā)生混凝、吸附、沉淀等物理化學(xué)過(guò)程，一般用于混凝過(guò)程。

PAC有多種顏色，如白色、淡黃色、金黃色、褐色、棕褐色和咖啡色。根據(jù)不同的原料和工藝，生產(chǎn)出來(lái)的PAC有不同的顏色，其中白色的純度最高，價(jià)格也最高。淡黃色比較高端，常用于飲用水處理；金黃色應(yīng)用廣泛，價(jià)格適中；其余用于工業(yè)等特殊環(huán)境。

3、片堿

片堿又稱氫氧化鈉，是一種無(wú)機(jī)化合物，主要用于調(diào)節(jié)PH值，因?yàn)槠瑝A是一種強(qiáng)堿性物質(zhì)，而常規(guī)污水多為酸性。主要用于氣浮池或調(diào)節(jié)池，合理的PH環(huán)境也可以避免污泥上浮的現(xiàn)象。此外，片堿通過(guò)沉淀可以在一定程度上過(guò)濾重金屬離子。片堿也是污水處理中常見的化學(xué)品之一。

4、生物除菌劑

生物制劑是指目標(biāo)微生物(有效菌)通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)繁殖后，利用多孔物質(zhì)作為吸附劑(如泥炭、蛭石)制成的活菌制劑，吸附細(xì)菌的發(fā)酵液。一般為液體、粉末、顆粒等。在污水處理中，用于生物處理的微生物補(bǔ)充。

5、碳源

含有碳元素并能被微生物用于生長(zhǎng)和繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)統(tǒng)稱為碳源。我們經(jīng)常有糖類、油脂、有機(jī)酸等。碳源相當(dāng)于微生物的食物，為它們提供能量和合成產(chǎn)物的碳架。

6、檸檬酸

檸檬酸，是一種重要的有機(jī)酸。它是無(wú)色晶體，無(wú)嗅，有強(qiáng)烈的酸味，易溶于水。主要用于MBR系統(tǒng)的反沖洗，可以溶解MBR膜表面的鹽類化合物污垢。

7、次氯酸鈉

次氯酸鈉是一種無(wú)機(jī)化合物，主要用于漂白、工業(yè)廢水處理、紡織、制造等諸多領(lǐng)域。在水處理中，用作凈水劑、殺菌劑、消毒劑和MBR膜有機(jī)污染的反沖洗。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

水處理藥劑的應(yīng)用領(lǐng)域按照終端客戶水處理的對(duì)象和方式的不同， 一般可以分為：工業(yè)水處理、市政與飲用水處理、污水與廢水處理、海水淡化。

工業(yè)用水處理水處理藥劑主要運(yùn)用在循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和工業(yè)鍋爐水中。

循環(huán)冷卻水是把使用過(guò)的水通過(guò)冷卻塔降溫后再次用于冷卻，整個(gè)水系統(tǒng)是處于一個(gè)不斷循環(huán)的動(dòng)態(tài)過(guò)程之中，屬于多次使用。

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)需要解決管線和設(shè)備的結(jié)聚、腐蝕和微生物問(wèn)題。工業(yè)循環(huán)水處理使用的藥劑主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預(yù)膜劑等。

工業(yè)鍋爐水處理的常用方法有鍋外水處理和鍋內(nèi)水處理，使用的藥劑主要有緩蝕阻垢劑、除氧劑、給水降堿劑、離子交換劑、再生劑、軟化劑、堿度調(diào)節(jié)劑、清垢劑等。

市政與飲用水處理在生產(chǎn)合格生活用水的過(guò)程中，必須添加合適的水處理化學(xué)品使出廠的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)需要處理的環(huán)節(jié)有：藻類控制，減少水庫(kù)中有毒或有氣味的藻類；絮凝過(guò)程，去除懸浮和膠體固體如粘土；軟化過(guò)程，去除鈣鹽和鎂鹽，特別是碳酸鹽和重碳酸鹽；腐蝕控制，用來(lái)減少對(duì)管道的腐蝕;殺菌消毒等。

市政與飲用水處理涉及到的水處理藥劑一般有殺菌滅藻劑、絮凝劑、緩蝕劑等。

污水與廢水處理如果將污水或廢水直接排放到自然環(huán)境中，其中所含污染物會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，因而需要將污水中的全部污染物清除出去。通常需要將多種污水處理方法結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)層層凈化，逐級(jí)過(guò)濾，直至將水中污染物徹底清除。

污水處理涉及到的水處理藥劑一般有絮凝劑、污泥脫水劑、消泡劑、螯合劑、脫色劑等。

海水淡化發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，海水淡化技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟。

其中，蒸餾法和膜法已成為主流技術(shù)。

對(duì)于膜法而言，為減少結(jié)垢沉積對(duì)反滲透膜的影響，需要在水中添加阻垢緩釋劑、清潔劑、絮凝劑、阻垢分散劑等藥劑。

對(duì)于蒸餾法來(lái)講，容易產(chǎn)生鍋垢從而降低蒸發(fā)效率，可以通過(guò)海水進(jìn)行預(yù)處理來(lái)減少影響，向原水中加入聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸，膦基聚羧酸等進(jìn)行水質(zhì)軟化，對(duì)鈣，鎂離子以及其他金屬離子螯合作用使其不易沉淀，從而阻止水垢的形成。

三、發(fā)展前景

節(jié)能減排需求我國(guó)幅員遼闊、人口眾多，淡水資源人均占有量較少，而且重復(fù)利用率相對(duì)較低，特別是近些年由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們?cè)谏a(chǎn)和生活活動(dòng)當(dāng)中對(duì)水資源的利用量更大，污染問(wèn)題也持續(xù)加劇。在工業(yè)冷卻水的處理過(guò)程中，對(duì)水處理藥劑的應(yīng)用能夠起到非常優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用效果。

此外，將水處理藥劑應(yīng)用在城市污水治理當(dāng)中也能夠起到很大的輔助作用，這對(duì)于水資源利用效率的提升，從而緩解水資源的短缺問(wèn)題具有非常重要的意義。

為了對(duì)我國(guó)流域范圍內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行治理和改善，國(guó)家相繼出臺(tái)了各種政策，并逐步提升了污水排放的標(biāo)準(zhǔn)。這也就該新型水處理藥劑在研發(fā)方面指出了非常明確的方向，給行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了良好的契機(jī)。

水環(huán)境改善需求就我國(guó)工業(yè)發(fā)展目前的整體情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)用最為廣泛的阻垢劑還是以磷系產(chǎn)品為主，而且全國(guó)每年需要消耗掉大概十萬(wàn)噸阻垢劑。這些含有磷的化合物多數(shù)最終進(jìn)入到了自然水體當(dāng)中，導(dǎo)致河流湖泊出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。所以，目前對(duì)無(wú)毒性、無(wú)磷化，并能夠?qū)崿F(xiàn)生物降解水處理藥劑的研究與推廣顯得至關(guān)重要。

目前，我國(guó)在水環(huán)境管理方面正從以往的總量控制，朝著具體流域的目標(biāo)管理逐步轉(zhuǎn)變，國(guó)家正大力推進(jìn)水污染治理技術(shù)體系以及綜合管理體系的構(gòu)建，給水處理藥劑的發(fā)展形成了非常優(yōu)質(zhì)的技術(shù)保障，呈現(xiàn)出更為廣闊的發(fā)展平臺(tái)。

四、發(fā)展機(jī)遇

創(chuàng)新是水處理藥劑可持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力，綠色化是未來(lái)水處理藥劑發(fā)展的方向，開發(fā)研制適合我國(guó)環(huán)境保護(hù)要求的低磷、非氮、可生物降解、無(wú)毒無(wú)害、低成本的綠色水處理藥劑，將成為我國(guó)未來(lái)水處理藥劑發(fā)展的方向。

近年來(lái)，隨著有機(jī)高分子絮凝劑的吸附架橋、吸附電中和、聚合物-顆粒物表面絡(luò)合物形成的耗散絮凝( depletion flocculation) 等機(jī)理的形成，以及對(duì)聚電解質(zhì)絡(luò)合絮凝機(jī)理和吸附膠束絮凝等難降解有機(jī)物強(qiáng)化絮凝機(jī)理的研究，為有機(jī)高分子絮凝劑及多元復(fù)合絮凝劑的研制和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，一批新型高效環(huán)保型有機(jī)高分子絮凝劑及多元復(fù)合絮凝劑得以研制，實(shí)現(xiàn)了水處理藥劑的新突破。

綠色水處理藥劑的發(fā)展經(jīng)歷了由天然高分子綠色水處理劑到人工合成型高分子綠色水處理藥劑的過(guò)程。研制具有高阻垢性能、良好生物降解性、無(wú)毒、無(wú)磷或低磷的新型綠色水處理藥劑是21世紀(jì)水處理藥劑發(fā)展的方向。

但目前僅有阻垢劑與緩蝕劑在綠色化上取得了一定發(fā)展，而絮凝劑作為最主要的且用量最多的藥劑，在目前所使用的無(wú)機(jī)與有機(jī)絮凝劑中，還存在著二次污染問(wèn)題，而且容易對(duì)人體健康造成重大的傷害，因此應(yīng)加大其綠色化進(jìn)程的研究開發(fā)。

在開發(fā)過(guò)程中，以天然產(chǎn)物如農(nóng)、林產(chǎn)品作為原料，輔以W/W乳液聚合技術(shù)，使生產(chǎn)和使用過(guò)程中均實(shí)現(xiàn)綠色化，并且無(wú)二次污染的產(chǎn)生。

多元復(fù)合水處理藥劑多元復(fù)合水處理藥劑是一類具有一劑多效的水處理藥劑，如聚硅酸與鋁鹽復(fù)合絮凝劑，就是一類新型無(wú)機(jī)高分子混凝劑，是在活化硅酸（即聚硅酸）及鋁鹽混凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的聚硅酸與鋁鹽的復(fù)合產(chǎn)物，同時(shí)具有電中和作用和吸附架橋作用，該類混凝劑具有混凝效果好、價(jià)格便宜、處理后水中的殘留鋁量低等優(yōu)點(diǎn)。

又如聚鹵代醇噻啉季銨鹽絮凝劑，具有絮凝能力強(qiáng)的特點(diǎn)，特別適用于選礦作業(yè)中礦石與水的分離，同時(shí)還具有一定的殺菌和緩釋作用。

多元復(fù)合水處理藥劑一劑多效的特點(diǎn)，吸引越來(lái)越多的研究者從事其制備工藝的研究及應(yīng)用開發(fā)。

納米材料、微生物絮凝劑等新型高效水處理藥劑具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等，作為一種新型高效水處理藥劑而被寄予厚望。

目前，采用納米TiO2光催化降解毒害有機(jī)物、碳納米管改性去除重金屬等的研究已取得突破性進(jìn)展，為納米材料水處理藥劑的研發(fā)開創(chuàng)了先例。

微生物絮凝劑是一種無(wú)毒的生物高分子化合物，包括機(jī)能蛋白質(zhì)或機(jī)能多糖類物質(zhì)，具有生物降解的獨(dú)特性質(zhì)。與其他絮凝劑相比，微生物絮凝劑具有易于固液分離、形成沉淀物少、易被微生物降解、無(wú)毒無(wú)害、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，對(duì)微生物絮凝劑的研究比較多，而且也有一些研究者將無(wú)機(jī)-有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)配使用，取得了很好的效果。