聚合氯化鋁對污水處理的研究

錢春嵐（上海城投污水有限公司 上海 200336）

隨著生活水平不斷提高，水體富營養化被廣泛的關注，而引起富營養化的主要元素是氮、磷。由于人們生產生活中大量的使用了農藥、化肥及含磷洗滌劑，不達標工業廢水的排放等，造成河流湖泊等水體中的氮、磷含量增加，水質惡化，嚴重危害到了人類的健康[1,2]。因此，高效的污水處理技術對水質尤為重要。

在污水處理技術中，采用了各種方法來除磷，包括化學除磷、生物除磷、物理除磷。生物除磷雖然可以得到較好的除磷效果，但是由于其本身所具有的局限性，使出水中磷的含量很難穩定達標。而通過化學除磷則可以保證出水中磷的穩定達標[3]。所以，在污水處理過程中，對于出水水質要求的提標，需要完善污水處理工藝，我們通過投加化學藥劑達到凈化水質和處理目標值，特別是相關除磷要求。

本文分別對初沉進水和經過生化曝氣處理的A/O水用聚合氯化鋁（PAC)化學除磷。評估了在不同水質的污水中TP的去除效果，并對協同去除SS等情況進行了比較，旨在為化學輔助除磷工藝提供參考依據。

聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機高分子混凝劑，又被簡稱為聚鋁，英文縮寫為PAC，由于氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑。在形態上又可以分為固體和液體兩種。固體按顏色不同又分為棕褐色、米黃色、金黃色和白色，液體可以呈現為無色透明、微黃色、淺黃色至黃褐色[4]。

水處理中,絮凝是一種重要而被廣泛采用的工藝方法。它是通過化學機理把膠體物質和小的懸浮粒聚集成大的集合體,以提高這些集合體對水體中各種雜質的吸收,從而有利于后面的污水處理[5]。

1 實驗原料

1.1 實驗藥劑

聚合氯化鋁PAC：濃度10%(以Al2O3計)。由于每升水的投加藥劑量太小，因此PAC原液經稀釋10倍，再按理論計算投加率投加，以減小投藥量誤差。

聚丙烯酰胺（PAM），實測密度為1.269g/mL，分子水解度25%。其主要作用是加強污水中絮團沉降。

1.2 實驗方法

高分子絮凝劑聚丙烯酰胺干粉（PAM）無論是在物化還是A/O系統中，投加率均為0.35ppm計。

為了使采集的水樣更具備代表意義，采取兩個措施：（1）正確限定采樣地點，即初沉池進水加藥點處和A/O曝氣池后部加藥點處；（2） 多時段取樣：3月 20日8：00時，3月 27日 15：00時及 4月4日10：00時三時段。

取污水樣1000mL于六聯聯動混凝攪拌儀中，不同藥劑調節水樣相應的 pH 值，加入設計投加量，轉速：（150r/min）10min；（40 r/min）5min，再靜置15min在上清液1/2處取水樣。TP、SS、色度、濁度、COD等指標均采用德國MERCK公司的多參數水質分析儀NOVO400分析。

2 實驗結果

2.1 PAC不同投藥率的除磷效果

PAC在初沉進水中的除磷效果根據實驗得出，隨著PAC投藥率的增加，磷的去除率相應增加，投藥率11.2mg/L時，總磷的去除率達到85%，同時總磷濃度低于0.5mg/L。

通過試驗，我們發現，在初沉進水和A/O水中PAC的除磷效果很顯著，從除磷現象看，PAC的投入能很快的形成混凝絮團，PAC的加入量是其絮凝效果的決定因素。這在大規模污水處理上顯得特別重要。

PAC投入到污水中后，水解形成多核陽離子，作用過程中能和含磷的離子結合，形成結構復雜的大分子物質，降低它的水溶性，最后被混凝沉降下來，同時沉降下來的絮體有很強的吸附能力，可以通過絮體的吸附作用吸磷從而來降低污水中磷的濃度。

2.2 不同時段PAC的除磷效果

不同時段PAC的除磷效果的據實驗得出，由于不同時段的原水水質的不同，會對除磷效果產生一定的影響。但是總體看采用PAC進行處理，除磷效果穩定，說明PAC對原水水質適應性強?？偭追闲∮?.5mg/L的國家一級污水處理排放標準。

2.3 不同水質中PAC對色度、濁度的影響

A/O系統對原水經生化處理曝氣，TP降至1.0mg/L左右（測得的最高TP為1.6mg/L），低于進水TP:5mg/L，其他各項參數也都大幅降低，見表1所示。

表1 初沉進水和A/O水質對比

由于初沉進水沒有生化處理，污水中色度和濁度的指標過高，加入PAC后明顯改善，色度從190降到120，濁度從99降到52，并且二者都隨PAC投藥率繼續加大線性地降低。而預先經過生化處理的A/O水由于其本身色度和濁度就已經較低，開始加入PAC后色度從31降到23，濁度從6降到5，PAC繼續加入二者的變化幅度很小。

2.4 PAC對固體懸浮物的影響

從污水處理的生產運行上看，出水水質中磷的含量與出水SS有著密切的關系，如果要使出水中磷的含量小于1.0mg/L，那么就要使出水的SS保持在20mg/L以下。通過實驗，可以看出PAC對初沉進水中固體懸浮物的去除效果。投入PAC后，SS的去除率明顯下降，SS濃度同時也下降。這是由于PAC相對鏈較長在中和粒子表面電荷的同時能使粒子結合得更牢固，形成更加穩定的絮凝體，從而提高SS的去除率。在PAC投藥率為11.18mg/L時，SS的去除率可以達到85%。PAC混凝絮體形成團，沉降速度高，因而反應沉淀時間可縮短，在相應條件下可提高處理能力1.5～3.0倍；此外，PAC能夠明顯改善沉降過濾及污泥脫水性能，絮體顆粒大而緊密。

3 結語

通過PAC絮凝劑對污水中各參數指標的橫、縱向的對比，使我們更了解PAC對原水處理能力強、除磷穩定等方面的優勢。

3.1 不論對于初沉進水還是A/O水，PAC的TP去除率都顯著，并且TP去除率隨藥劑投藥量增加而提高。PAC的有效含量較高（通常以Al2O3計），在實際使用中投加量少，從而節約了成本。

3.2 PAC的除磷穩定好。從單次除磷看，初沉進水和A/O水這兩種不同水質的污水使用PAC除磷后，體系中的pH改變量較小。由于混凝劑的除磷效果與體系pH有關，因此在除磷過程中pH的穩定使PAC的除磷效果也穩定。另外長期來看，在原水水質的正常波動下，PAC的除磷后污水中TP濃度的波動性更小。

3.3 對經過生化處理曝氣的A/O水繼續使用PAC進行化學除磷作為對生化除磷的輔助處理，在比如色度、濁度、固體懸浮物等其他水質指標優化的同時達到很好的除磷效果，總磷濃度在0.5mg/L以下，已經達到國家一級污水處理排放標準。

[1]馬經安,李紅清.淺談國內外江河湖庫水體富營養化狀況[J].長江流域資源與環境,2002,11(6).

[2]毛志剛,谷孝鴻,曾慶飛,周露洪,孫明波.太湖漁業資源現狀(2009～2010年)及與水體富營養化關系淺析 [J].湖泊學,2011,23(6):967-973.

[3]邱慎初.化學強化一級處理(CEPT)技術[J].中國給水排水,2000,16(1):26-29.

[4]王紅斌,楊敏,唐光陽,趙劍宇.聚合氯化鋁的混凝除磷性能研究[J].化學世界,2004,45(1):7-10.

[5]張秀麗,周風山,孫文秀;聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理造紙廢水[J].工業水處理,2005(08).