聚合氯化鋁的絮凝作用在污水處理中的應用

武林香

(山西省環境工程設計院(有限公司)，山西 太原 030000)

引 言

絮凝沉淀法由于成本較低、處理效果好，已成為水處理工藝過程中不可或缺的重要技術。絮凝效果的好壞直接決定了后續工藝方案的選取，甚至影響出水水質和水處理成本。因此，選擇一種合適的絮凝劑在水處理工藝技術中是極為重要的[1]。聚合氯化鋁(PAC)絮凝沉淀法不僅能夠去除水體中的懸浮物(SS)、膠體物質、細菌、病毒等，還具有脫色、除臭等作用，并能夠去除水體中的部分磷，在一定程度上減輕水體富營養化現象。目前已越來越多地應用于水處理工藝技術中。

1 PAC絮凝作用概述

PAC是一種當前研究很熱門的新型無機高分子絮凝劑，它是在硫酸鋁、氯化鋁等傳統鋁鹽的研究基礎上開發出來的，其發生絮凝作用的機理可以解釋為：一定條件下，PAC在水中能夠發生水解反應生成中間產物，水體中的細微顆粒或膠體污染物能夠在這些中間產物作用下進行吸附電中和、吸附架橋或吸附卷掃等作用，使這些細微物質脫離穩定狀態，生成粗大的絮凝體，從水體中沉淀去除，最終使水體得到凈化。

與其他混凝劑相比，PAC具有以下優點：1) PAC不僅適用于各種污水水質，且對受污染水體pH值適用性較強，對于水質pH值在5～9范圍內，均具有較好的絮凝效果。且經PAC絮凝處理后，出水酸堿度下降程度較小。2) PAC在水體中形成礬花的速度快且大，污泥沉降性能較好。3) PAC對溫度適應性強，當廢水溫度較低時，也能使系統維持較為恒定的處理效果。4) 與其他鋁鹽、鐵鹽相比，PAC堿化度較高，對管道、設備等造成的腐蝕作用小。5) 即使在投加量少的情況下，PAC也能起到較好的絮凝效果，產生的污泥量也比較少，并且易于管理和操作使用。

2 PAC在污水處理中的應用

2.1 工業廢水的處理

PAC具備非常好的混凝作用，目前已越來越多地應用于工業廢水處理中。如，利用PAC混凝處理煉油廢水、礦井水、電廠水等。將PAC投加到煉油廢水中，其油類物質和COD都能得到很明顯的降低。使用PAC處理電廠水時，電廠水出水pH值變化范圍很小，能夠極大地減緩出水對管道構筑物的侵蝕。且PAC本身無毒，用其作為混凝劑凈化電廠水，能夠為電廠節約一定的制水成本。

除此之外，PAC還具有很好的脫色效果，在工業上常用來脫除印染廢水的色度。耿峰等通過使用PAC絮凝劑對靛藍染料廢水進行正交實驗研究，結果表明，pH值為7、投加質量濃度為900 mg/L、沉淀時間為40 min、攪拌時間為3.5 min的條件下，PAC處理該廢水的效果較好，色度和濁度去除率均能夠達到90%。PAC可以較為理想地去除印染廢水的色度，在同等投資下，與其他混凝劑相比，即使PAC濃度較小時，對印染廢水的脫除作用至少能夠提高10%，故其在工業廢水處理中大多用來脫除印染廢水的色度。

2.2 生活污水的處理

PAC可直接用于處理生活污水，污水經PAC混凝沉淀處理后，水體色度和濁度可大幅度降低。另外，水體COD和BOD濃度也得到有效的降低。陳連群等[2]通過杯式和罐式實驗研究了PAC對生活污水的凝聚作用。結果顯示，該污水的COD、色度和濁度均得到不同程度的降低，其去除率分別為51.6%、62.5%和97.8%，出水水質顯然勝過生化處理。

另外，PAC還可吸附沉淀去除水體中的SS、部分氮和磷等物質，故在生活污水處理中，PAC也具備很大的開發利用價值。顧依華[3]以某城市生活污水作為實驗對象，研究PAC的混凝作用，結果表明，在攪拌和沉降時間均為30 min條件下，PAC對COD、SS、氨氮、總磷都有較好的去除效果。當投加10 mg/L PAC(以Al2O3計)時，TP去除率達到96.8%；投加8 mg/L PAC時，SS去除率為91.1%。高桂梅[4]也通過使用PAC對污水處理廠污水進行試驗研究，結果表明，PAC不僅可以大幅度提高二級出水中磷的去除，還對污泥膨脹有一定的控制作用。

3 PAC絮凝作用的發展前景

對于一些特定的廢水，單獨使用PAC作為混凝劑并不能起到很好的處理效果。很多學者將其與助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)、季銨型陽離子脫色劑、微生物絮凝劑等其他水處理藥劑復配來處理污水，使系統產生的絮體大而密實，縮短污泥沉降時間，增強PAC的處理效果[5-6]。然而，隨著我國環保部對污廢水達標排放要求越來越嚴格，單純的使用PAC絮凝處理廢水，出水水質尤其是COD，已經無法滿足相關需求。PAC絮凝技術能夠作為一種廢水預處理工藝，與其他工藝技術相結合來進一步處理難降解廢水，可以使水體COD、SS大幅度降低，達到較為理想的去除效果。劉威等[7]用PAC為絮凝劑，復配PAM首先對印染廢水中的COD濃度變化進行研究。出水上清液再用納濾膜進行深度處理，結果表明，在pH=7，PAC和PAM投加量分別為400 mg/L和1.6 mg/L的條件下，印染廢水的COD去除率超過88%。

綜上所述，PAC不僅能除去污水中的色度、濁度、COD、SS，還具備除磷等功能。PAC絮凝技術與其他技術相結合能夠極大地提高廢水處理效果。其中，pH和攪拌時間是影響PAC去除效果的重要因素，因此，除了要細化研究PAC的影響要素外，還要多與其他藥劑、其他水處理工藝組合進行研究創新，使PAC和其他工藝相互之間起到促進作用，實現優勢互補，在降低成本的同時，提高廢水處理效果。

4 結語

PAC是一種絮凝效果較好的無機高分子絮凝劑，由于其適用范圍廣、成本低，目前在污水和廢水處理工藝中已經得到越來越普遍的使用，是今后乃至未來較長時間內水處理技術中的主要絮凝藥劑。以后的試驗研究，除了要深入探究PAC的基本理論知識外，還要多開發新的水處理組合技術，使其在污水處理過程中發揮更大的作用，從而帶來更大的環境效益和經濟效益。