在混凝處理中，主要通過壓縮雙電層機理起作用的低分子電解質添加劑常稱為凝聚劑;主要通過吸附橋聯機理起作用的高分子藥劑則稱為絮凝劑;同時兼有以上功能的統稱為混凝劑。但在大多情況下，絮凝劑也稱為混凝劑。當用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑來提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。

　　混凝劑種類很多，目前所知，不少于200-300種。按照所加藥劑在混凝過程中所起的作用，混凝劑可分為凝聚劑和絮凝劑兩類，分別起膠粒脫穩和結成絮體的作用。硫酸鋁、二氯化鐵等傳統混凝劑，實際上屬于凝聚劑，采用這類凝聚劑時，在混凝的絮凝階段往往自動出現尺寸足夠大、容易沉淀的絮體，因而不需另加絮凝劑。有些混凝劑，特別是合成聚合物，它們往往不只起絮凝劑的作用，而是起凝聚劑和絮凝劑的雙重作用。

　　根據棍凝劑的化學成分與性質，混凝劑還可分為無機混凝劑、有機絮凝劑和微生物絮凝劑三大類。微生物絮凝劑是現代生物學與水處理技術相結合的產物，是當前混凝劑研究發展的一個重要方向。

混凝劑的分類如表1-1所列。

無機混凝劑

　　無機混凝劑主要是利用其中的強水解基團水解形成的微絮體使脫粒脫穩，從19世紀末美國最先將硫酸鋁用于給水處理并取得專利后，無機混凝劑以其無毒(或低毒)、價格低廉、原料易得等優點得以大量運用。

　　傳統的無機混凝劑在污水一級強化處理中的應用存在投加量大、成本高等缺點。無機高分子絮凝劑(IPF)是20世紀60年代以來發展起來的又一類新型水處理藥劑。它比傳統絮凝劑性能更優異，又比有機高分子絮凝劑(OPF)價格低廉，尤其在當前水源污染日趨加劇的情況下，IPF發揮了重要作用，因而被稱為第二代無機絮凝劑。目前IPF的生產和應用在全世界都得到了迅速發展，已成為主流絮凝劑。在我國絮凝劑市場上，傳統絮凝劑的用量僅占20%，而無機高分子絮凝劑(主要是聚合氯化鋁PAC和聚合硫酸鐵PFS)的用覺則占80%以上，其中PAC占65%-70%，PFS占7%-8%。Jiang Jia-Qian等在實驗室制備了聚合硫酸鋁鐵(PAFS)和聚合硫酸鐵(PFS)，并與傳統的無機混凝劑硫酸鐵(FS)和硫酸鋁(AS)進行了對比，結果表明：無機高分子聚合物對藻類、有機物及濁度的去除率遠遠優于傳統混凝劑。Jiang等還提出了用濕式氧化法制備高鐵酸鹽，結果表明：該法不僅提高了藥劑的產量，而且還加強了它的穩定性。

　　近年來，為適合各類水質凈化處理需求，復合型無機高分子混凝劑(IPC)的研制已逐步成為熱點。其開發的復合品種很多，如陰離子復合型(向PAC中引入SO24-、PFS中引入氯根等)、陽離子復合型(向聚合氯化鋁PAC中引入Fe3-等)、多種離子復合型(鐵、硫酸根、氯根的復合)、無機/有機復合型(PAC與聚丙烯酰胺復合)等，此外近年來，研制和應用聚合鋁、鐵、硅及各種復合型混凝劑成為熱點。復合型無機高分子混凝劑與傳統的無機混凝劑相比有許多特點:處理效果比傳統無機混凝劑更優，而價格較有機高分子混凝劑更便宜，并有成功的應用實例，有成為主流混凝劑的趨勢。目前日本、俄羅斯、西歐生產已達到工業化和規模化，流程控制自動化，產品質量穩定，聚合類混凝劑的生產已經占混凝劑總產量的30%-60%。我國無機高分子混凝劑的開發成績也很顯著，陸續研發出了多種原料和工藝制造方法，結合我國的條件，建立起獨具特色的工藝路線和生產體系，滿足了我國用水和廢水處理的發展需要。

有機絮凝劑

有機絮凝劑分為天然高分子改性絮凝劑與合成高分子絮凝劑。天然高分子改性絮凝劑是人類使用較早的絮凝劑，不過其用量遠少于合成高分子絮凝劑，其原因在于天然高分子改性絮凝劑電荷密度較小，相對分子質量較低，且易發生生物降解而失去絮凝活性。合成有機高分子絮凝劑都是水溶性聚合物，重復單元中常包含帶電基團，因而也被稱為聚電解質。包含帶正電基團的為陽離子型聚電解質，包含帶負電基團的為陰離子型聚電解質，既包含帶正電基團又包含帶負電基團的為兩性型聚電解質，有些人工合成有機高分子絮凝劑在制備中并沒有人為地引進帶電基團，稱為非離子型聚電解質。水及廢水處理中，使用較多的是陽離子型、陰離子型和非離子型聚電解質，表1-2是水和廢水處理中常用的聚電解質。

在合成的有機高分子絮凝劑中，聚丙烯酰胺(PAM)的應用最多，在美國、日本其市場占有率達80%以上。我國從20世紀60年代開始，先后開發出了水解聚丙烯酰胺、亞甲基聚丙酰胺、磺化聚丙烯酰胺、水溶液狀陽離子聚丙烯酰胺、粉末狀陽離子聚丙烯酰胺以及淀粉改性的陽離子聚丙烯酰胺等改性聚丙烯酰胺或丙烯酰胺共聚物的許多品種。目前，人們已將其廣泛用于采油、工業給水和廢水處理、制糖、洗煤、選礦、造紙等工業部門，取得了很好的效果。雖然合成有機高分子混凝劑在許多方面比無機混凝劑優越，但它仍有不可避免的缺陷，主要體現在以下幾個方面：a.對膠體表現出很大程度的選擇性;b.絮凝后的上清液清澈程度較差，本身不易被生物降解而影響后處理;c.儲存期短;d.單體含量偏高或相對分子質量不夠理想;e.是否會對人體健康產生長期的影響(包括長期毒性、致癌性、致突變性等)，尚未有定論。

　　近年來，有機高分子混凝劑-二甲基二烯丙基氯化按的聚合物(HCA)一直是研究的熱點問題。由于HCA具有正電荷密度高、水溶性好、分子質量易控制、高效無毒、價格低廉等優點，多被用于飲用水的處理中。

微生物絮凝劑

　　除無機高分子混凝劑和有機高分子絮凝劑兩種主流混凝劑外，微生物絮凝劑(Microbi-al Flocculants，MBF)近年來受到研究者極大關注。它是利用生物技術，從微生物體或其分泌物中提取、純化而獲得的一種安全、高效，且能自然降解的新型水處理絮凝劑。MBF可以克服無機高分子和合成有機高分子絮凝劑本身固有的安全與環境污染方面的缺陷，易于生物降解，無二次污染。目前，已應用于紙漿廢水、染料廢水處理及污泥脫水、發酵菌體去除等領域，取得了良好的絮凝效果。

　　生物絮凝劑雖都由微生物產生，但由于不同的菌產生的方式不同，有不同的分類。根據生物混凝劑在生物培養液中的分布可將生物絮凝劑分為以下3類。

　　①直接利用微生物細菌的絮凝劑，活性污泥中的細菌、霉菌、酵母菌、放線菌大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中。

　　②利用微生物細胞液提取生物絮凝劑。如酵母細胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質和N-乙酰葡萄糖胺等成分均可用作絮凝劑。混凝酵母的絮凝機理在于細胞外壁的甘露聚糖化酶與細胞表面蛋白結合引起細胞聚集。絲狀真菌細胞壁多糖化酶除了纖維素、甘露聚糖、葡

　　萄糖化酶外，還有一種重要的多糖幾丁質。幾丁質經堿水解之后產生帶正電、高效無毒的脫乙酰幾丁質，后者含有活性NH2-，和OH-，對許多微生物菌體及其他帶負電荷的粒子有極強的混凝作用，它還可以作為一種助凝劑與其他陰離子混凝劑配合使用加大聚體。此外，目前已經廣泛用作絮凝劑的褐藻酸也是一些褐藻細胞壁的成分。

　　③利用微生物細胞代謝產生的絮凝劑。微生物細胞分泌到細胞外援代謝產物主要是細胞的莢膜和黏液質，除水分外，其主要成分為多糖及少量的多肽、蛋白質、脂類及其復合物。可用作混凝劑的主要是多糖。Kato曾指出，從活性污泥中分離出的不同的混凝細胞外表面都具有莢膜間質或胞外微纖維，這些胞外聚合物與菌細胞的混凝活性直接相關。微生物細胞產生的具有混凝活性的代謝產物有的儲藏在胞內作為內源代謝產物，有的則分泌到胞外或者黏附在菌細胞表面，或者脫離菌體，游離于發酵液中。

　　微生物絮凝劑由于無毒、高效，無二次污染，使用方便，具有廣闊的應用前景，大有可能完全取代或部分取代傳統的無機高分子混凝劑和有機高分子絮凝劑。因此對微生物絮凝劑的高效提取一直是各國學者的研究方向。日前微生物絮凝劑的應用還大多處于菌種的篩選階段，且存在成本較高的缺點，無法適應工業化生產的需要。目前的任務主要是尋找廉價的培養基和控制絮凝劑發揮作用的最佳條件，并對絮凝劑的合成條件及影響絮凝活性的因素進行深入研究以符合工業化生產的要求。必須指出，在對其在實際生產生活中的應用進行研究的同時，還必須進一步加強其作用機理等基礎性研究。余榮升等指出，由于生物技術的飛速發展，人們對微生物細胞基因的認識和控制也越來越自如，即可根據不同的廢水水質研制出具有針對性的高效MBF，這樣不僅可大大降低絮凝劑的投加量，還可以降低處理成本。