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(yǎng)化被廣泛的關(guān)注，而引起富營養(yǎng)化的主要元素是氮、磷。由于人們生產(chǎn)生活中大量的使用了農(nóng)藥、化肥及含磷洗滌劑，不達(dá)標(biāo)工業(yè)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(zhì)惡化，嚴(yán)重危害到了人類的健康[1,2]。因此，高效的污水處理技術(shù)對水質(zhì)尤為重要。

在污水處理技術(shù)中，采用了各種方法來除磷，包括化學(xué)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(wěn)定達(dá)標(biāo)。而通過化學(xué)除磷則可以保證出水中磷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[3]。所以，在污水處理過程中，對于出水水質(zhì)要求的提標(biāo)，需要完善污水處理工藝，我們通過投加化學(xué)藥劑達(dá)到凈化水質(zhì)和處理目標(biāo)值，特別是相關(guān)除磷要求。

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

聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機(jī)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(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑。在形態(tài)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(xiàn)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(xué)機(jī)理把膠體物質(zhì)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(zhì)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(jīng)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(qiáng)污水中絮團(tuán)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(tǒng)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(jìn)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(lián)聯(lián)動混凝攪拌儀中，不同藥劑調(diào)節(jié)水樣相應(yīng)的 pH 值，加入設(shè)計投加量，轉(zhuǎn)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(biāo)均采用德國MERCK公司的多參數(shù)水質(zhì)分析儀NOVO400分析。

2 實驗結(jié)果

2.1 PAC不同投藥率的除磷效果

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

通過試驗，我們發(fā)現(xiàn)，在初沉進(jìn)水和A/O水中PAC的除磷效果很顯著，從除磷現(xiàn)象看，PAC的投入能很快的形成混凝絮團(tuán)，PAC的加入量是其絮凝效果的決定因素。這在大規(guī)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(jié)合，形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì)，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(qiáng)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(jù)實驗得出，由于不同時段的原水水質(zhì)的不同，會對除磷效果產(chǎn)生一定的影響。但是總體看采用PAC進(jìn)行處理，除磷效果穩(wěn)定，說明PAC對原水水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。總磷符合小于0.5mg/L的國家一級污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 不同水質(zhì)中PAC對色度、濁度的影響

A/O系統(tǒng)對原水經(jīng)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(jìn)水TP:5mg/L，其他各項參數(shù)也都大幅降低，見表1所示。

表1 初沉進(jìn)水和A/O水質(zhì)對比

由于初沉進(jìn)水沒有生化處理，污水中色度和濁度的指標(biāo)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(xù)加大線性地降低。而預(yù)先經(jīng)過生化處理的A/O水由于其本身色度和濁度就已經(jīng)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(xù)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(chǎn)運(yùn)行上看，出水水質(zhì)中磷的含量與出水SS有著密切的關(guān)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(jìn)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(jié)合得更牢固，形成更加穩(wěn)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(dá)到85%。PAC混凝絮體形成團(tuán)，沉降速度高，因而反應(yīng)沉淀時間可縮短，在相應(yīng)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(jié)語

通過PAC絮凝劑對污水中各參數(shù)指標(biāo)的橫、縱向的對比，使我們更了解PAC對原水處理能力強(qiáng)、除磷穩(wěn)定等方面的優(yōu)勢。

3.1 不論對于初沉進(jìn)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(jié)約了成本。

3.2 PAC的除磷穩(wěn)定好。從單次除磷看，初沉進(jìn)水和A/O水這兩種不同水質(zhì)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(guān)，因此在除磷過程中pH的穩(wěn)定使PAC的除磷效果也穩(wěn)定。另外長期來看，在原水水質(zhì)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(jīng)過生化處理曝氣的A/O水繼續(xù)使用PAC進(jìn)行化學(xué)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(zhì)指標(biāo)優(yōu)化的同時達(dá)到很好的除磷效果，總磷濃度在0.5mg/L以下，已經(jīng)達(dá)到國家一級污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]馬經(jīng)安,李紅清.淺談國內(nèi)外江河湖庫水體富營養(yǎng)化狀況[J].長江流域資源與環(huán)境,2002,11(6).

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

[3]邱慎初.化學(xué)強(qiáng)化一級處理(CEPT)技術(shù)[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(xué)世界,2004,45(1):7-10.

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