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(huán)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(xù)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(yǎng)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(tǒng)鋁鹽的研究基礎上開發(fā)出來的，其發(fā)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(fā)生水解反應生成中間產物，水體中的細微顆?；蚰z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(wěn)定狀態(tài)，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(yōu)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(tǒng)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(yè)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(yè)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(jié)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(yè)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(yè)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(fā)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(fā)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(tǒng)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(huán)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(chuàng)新，使PAC和其他工藝相互之間起到促進作用，實現優(yōu)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(fā)新的水處理組合技術，使其在污水處理過程中發(fā)揮更大的作用，從而帶來更大的環(huán)境效益和經濟效益。