聚合氯化铝的絮凝作用在污水处理中的应用研究

聚合氯化铝的絮凝作用在污水处理中的应用研究

吕雄鹏

广西继禹环保科技有限公司

【摘要】本文从污水处理的实际问题着手，通过试验研究了聚合氯化铝(PAC)的絮凝作用在控制污泥膨胀和提高除磷效率方面的应用，提出了向发生膨胀的污泥中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝可以起到控制膨胀的作用，向二级出水中加入聚合氯化铝，可以提高除磷效率，以供参考。

【关键词】聚合氯化铝；絮凝作用；污水处理；实践应用

聚合氯化铝(PAC)是一种无机高分子混凝剂，对各种水质及其pH的适应性很强，矾花形成快，颗粒大而重，对温度适应性也很强，可在低温下使用，且投加量少，产泥也少，使

用、管理操作都较方便，对管道的腐蚀性也小。基于聚合氯化铝(PAC)的这些特点，基于这些特点，以下对其在污水处理中的应用进行探讨。

1.PAC絮凝作用概述

PAC是一种当前研究很热门的新型无机高分子絮凝剂，它是在硫酸铝、氯化铝等传统铝盐的研究基础上开发出来的，其发生絮凝作用的机理可以解释为：一定条件下，PAC在水中能够发生水解反应生成中间产物，水体中的细微颗粒或胶体污染物能够在这些中间产物作用下进行吸附电中和、吸附架桥或吸附卷扫等作用，使这些细微物质脱离稳定状态，生成粗大的絮凝体，从水体中沉淀去除，最终使水体得到净化。与其他混凝剂相比，PAC具有以下优点：（1）PAC不仅适用于各种污水水质，且对受污染水体ｐＨ值适用性较强，对于水质ｐＨ值在５～９范围内，均具有较好的絮凝效果。且经PAC絮凝处理后，出水酸碱度下降程度较小。（2）PAC在水体中形成矾花的速度快且大，污泥沉降性能较好。（3）PAC对温度适应性强，当废水温度较低时，也能使系统维持较为恒定的处理效果。（4）与其他铝盐、铁盐相比，PAC碱化度较高，对管道、设备等造成的腐蚀作用小。（5）即使在投加量少的情况下，PAC也能起到较好的絮凝效果，产生的污泥量也比较少，并且易于管理和操作使用。

2.PAC在污水处理中的实践应用

2.1工业废水的处理

PAC具备非常好的混凝作用，目前已越来越多地应用于工业废水处理中。如，利用PAC混凝处理炼油废水、矿井水、电厂水等。将PAC投加到炼油废水中，其油类物质和COD都能得到很明显的降低。使用PAC处理电厂水时，电厂水出水ｐＨ值变化范围很小，能够极大地减缓出水对管道构筑物的侵蚀。且PAC本身无毒，用其作为混凝剂净化电厂水，能够为电厂节约一定的制水成本。除此之外，PAC还具有很好的脱色效果，在工业上常用来脱除印染废水的色度。耿峰等通过使用PAC絮凝剂对靛蓝染料废水进行正交实验研究，结果表明，ｐＨ值为7、投加质量浓度为9900mg/L、沉淀时间为30min、搅拌时间为3.5min的条件下，PAC处理该废水的效果较好，色度和浊度去除率均能够达到90%PAC可以较为理想地去除印染废水的色度，在同等投资下，与其他混凝剂相比，即使PAC浓度较小时，对印染废水的脱除作用至少能够提高10%，故其在工业废水处理中大多用来脱除印染废水的色度。

2.2生活污水的处理

PAC可直接用于处理生活污水，污水经过PAC混凝沉淀处理后，水体色度和浊度可大幅度降低。另外，水体COD和BOD浓度也得到有效的降低。有学者[1]通过杯式和罐式实验研究了PAC对生活污水的聚凝作用。结果显示，该污水的COD、色度和浑浊度均得到不同程度的降低，其去除率分别为51.6%、62.5%和97.8%，出水质显然生活生化处理的效果。另外，PAC还可吸附沉淀去除水体中的SS、部分氮和磷等物质，故在生活污水处理中，PAC也具备很大的开发利用价值。有学者以某城市生活污水作为实验对象，研究PAC的混凝作用，结果表明，在搅拌和沉降时间均为30min条件下，PAC对COD、SS、氨氮、总磷都有较好的去除效果。当投加10mg/LPAC时，TP去除率达到96.8%；投加8mg/LPAC时，SS去除率为91.1%。还有学者[3]也通过使用PAC对污水处理厂污水进行试验研究，结果表明，PAC不仅可以大幅度提高二级出水中磷的去除，还对污泥膨胀有一定的控制作用。

3.PAC提高除磷效率的试验分析

3.1试验程序

（1）取若干个1L的玻璃烧杯洗净待用。（2）向每个烧杯中加入1L的二级出水，并确保每个烧杯中的水质一致。（3）同时向每个烧杯中加入不同量的PAC粉末，分别混匀，放置使其沉淀，从投药时刻起搅拌1~3min，搅拌时间取决于运行中实际混合时间。（4）取每个烧杯中经混凝沉淀滞后的上清液与二级出水平行做总磷TP测定，采用过硫酸钾消解，分别计算经混凝沉淀后TP的去除率。

3.2试验结果

连续试验3天，第一天为1L二级出水中加入0.02gPAC粉末，第二天是1L二级出水中分别加入0.06g、0.10gPAC粉末，第三天是1L出水中分别加入0.10g、0.15g和0.20gPAC粉末，三天的试验结果见下表1-3。

表1第一天的试验结果

表2第二天的试验结果

表3第三天的试验结果

从以上表格的结果来看，向二级出水中分别加入不同量的PAC粉末，随着PAC粉末量的逐渐增加，混凝沉淀后的上清液TP值逐渐下降，TP去除率不断升高，最高可达到93.72%，而且同样加入0.10gPAC粉末试验，第二天TP的去除率为62.89%，第三天TP去除率却达到82.72%，这可能和出水水质的相关因素有关。

4. PAC絮凝作用的发展前景分析

对于一些特定的废水，单独使用PAC作为混凝剂并不能起到很好的处理效果。很多学者[2]将其与助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）、季铵型阳离子脱色剂、微生物絮凝剂等其他水处理药剂复配来处理污水，使系统产生的絮体大而密实，缩短污泥沉降时间，增强PAC的处理效果。然而，随着我国环保部对污废水达标排放要求越来越严格，单纯的使用PAC絮凝处理废水，出水水质尤其是COD，已经无法满足相关需求。PAC絮凝技术能够作为一种废水预处理工艺，与其他工艺技术相结合来进一步处理难降解废水，可以使水体COD、SS大幅度降低，达到较为理想的去除效果。有人用PAC为絮凝剂，复配PAM首先对印染废水中的COD浓度变化进行研究。出水上清液再用纳滤膜进行深度处理，结果发现明，在ｐＨ＝7，PAC和PAM投加量分别为400mg/L和1.6mg/L的条件下，印染废水的COD去除率超过88%。综上所述，PAC不仅能除去污水中的色度、浊度、COD、SS，还具备除磷等功能[4]。PAC絮凝技术与其他技术相结合能够极大地提高废水处理效果。其中，ｐＨ和搅拌时间是影响PAC去除效果的重要因素，因此，除了要细化研究PAC的影响要素外，还要多与其他药剂、其他水处理工艺组合进行研究创新，使PAC和其他工艺相互之间起到促进作用，实现优势互补，在降低成本的同时，提高废水处理效果。

5.小结

综上所述，PAC是一种絮凝效果较好的无机高分子絮凝剂，由于其适用范围广、成本低，目前在污水和废水处理工艺中已经得到越来越普遍的使用，是今后乃至未来较长时间内水处理技术中的主要絮凝药剂。本研究对此展开分析，主要得出了以下的结论：(1)向发生膨胀的污泥中加入聚合氯化铝，此时的聚合氯化铝可以改善污泥沉降性能，起到临时控制污泥膨胀的作用，但是投加量不可太多，否则会降低处理效果。(2)向二级出水中加入聚合氯化铝，此时的聚合氯化铝可以提高除磷效率，磷去除率可达90%以上。(3)在实际运行中，应综合考虑曝气池混合液或二级出水的性质及其变化规律，控制好pH及碱度、混合强度、絮凝反应条件等，确定最佳投药量，以达到既定的混凝效果。在以后的试验研究，除了要深入探究PAC的基本理论知识外，还要多开发新的水处理组合技术，使其在污水处理过程中发挥更大的作用，从而带来更大的环境效益和经济效益。

参考文献

[1]刘威.混凝-纳滤组合工艺处理印染整理废水[J].水处理技术,2018,44(11):89-92

[2]顾依华.聚合氯化铝在城市生活污水处理中的应用[J].广州化工,2018,40(11):153-154

[3]高桂梅.聚合氯化铝的絮凝作用在污水处理中的应用研究[J].广州化工,2016,6(2):129-130

[4]卢廷万.季铵型阳离子脱色剂与PAC混凝深度处理印染废水[J].印染,2018,2(7):43-44