【摘要】本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室靜置實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)以驗(yàn)證驗(yàn)證聚合氯化鋁替代硫酸鋁作為廢水處理絮凝劑，針對(duì)馬坑礦業(yè)外排水的有效性，并探索降低廢水處理成本的方案。結(jié)果表明，聚合氯化鋁是一種比硫酸鋁更有效，更適合馬坑礦業(yè)廢水處理的絮凝劑，并且很大的降低了廢水處理成本。

前言

近年來(lái)，隨著城市化和工業(yè)化程度的不斷提高，水資源環(huán)境日益受到嚴(yán)重污染導(dǎo)致水質(zhì)惡化。隨著水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，工業(yè)廢水處理成本是水處理領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。絮凝法是一種重要的水處理技術(shù)，絮凝劑種類、性質(zhì)是決定絮凝處理效果好壞的關(guān)鍵因素。在我國(guó)廢水理中，使用的絮凝劑主要有兩大類：一類是鋁鹽，如硫酸鋁，氯化鋁，硫酸鋁鉀，聚合氯化鋁；另一類是鐵鹽，如硫酸亞鐵，硫酸鐵，氯化鐵，聚合硫酸鐵等。其中使用較廣泛的是硫酸鋁和聚合氯化鋁兩種。硫酸鋁加人水后，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成的Al（OH）3膠體帶正電荷，它與水中懸浮雜質(zhì)（帶負(fù)電荷）發(fā)生中和反應(yīng)，同時(shí)Al（OH）3膠體還通過(guò)架橋作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸咐水中雜質(zhì)，結(jié)合成為較大的礬花顆粒沉淀下來(lái)，從而達(dá)到澄清水質(zhì)的作用。

聚合氯化鋁（PAC，Polyaluminumchloride）是無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，本質(zhì)上是鋁離子水解-聚合-沉淀反應(yīng)過(guò)程的中間產(chǎn)物具有形成絮體快、沉淀性能好等優(yōu)點(diǎn)。

聚合氯化鋁也叫堿式氯化鋁，是介于氯化鋁和氫氧化鋁兩種物質(zhì)之間的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，其形式可以看作復(fù)雜的多核絡(luò)合物，其分子中帶有數(shù)量不等的經(jīng)基，它具有較強(qiáng)的交聯(lián)吸附性能水解生成[Al（OH）3·H2O]n大分子沉淀，水解過(guò)程中伴隨著發(fā)生電化學(xué)凝集吸附沉淀等物理化學(xué)過(guò)程，從而達(dá)到混凝沉淀的效果。長(zhǎng)期以來(lái)，聚合氯化鋁作為一種高效的絮凝劑一直廣泛用于水處理過(guò)程中。

1 室內(nèi)靜置實(shí)驗(yàn)

1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

（1）1%硫酸鋁（工業(yè)級(jí)）；

（2）1%硫酸鋁（工業(yè)級(jí)）；

（3）0.1%聚合氯化鋁（工業(yè)級(jí)）。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

（1）硫酸鋁（工業(yè)級(jí)）價(jià)格以1239元/t計(jì)；

（2）聚合氯化鋁（工業(yè)級(jí)）價(jià)格以1850元/t計(jì)；

（3）取+100水平礦坑水30L備用（現(xiàn)取現(xiàn)用），測(cè)得SS為316mg/L。

1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

量取300mL礦坑水分別倒入500mL的燒杯中，根據(jù)試驗(yàn)需要分別加入相應(yīng)的絮凝劑（見表1）。靜置60min，分別測(cè)出水樣懸浮物含量。

1.4室內(nèi)靜置實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

（1）聚合氯化鋁對(duì)馬坑礦坑水沉降效果良好。

（2）聚合氯化鋁按0.03元/m3投放也能滿足水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)

2.1硫酸鋁作為絮凝劑的現(xiàn)狀

選礦廠廢水處理加藥點(diǎn)在鉬礦車間砂泵池，每天投放硫酸鋁約30.67包（計(jì)1.53t/d）。每天需處理水量約19200m3。選礦廠廢水成本為1.53t×1239（元/t）/19200m3=0.099元/m3。

馬坑鐵礦廢水加藥點(diǎn)分兩個(gè)，一個(gè)在300水泵，一個(gè)在100水泵，每天投放硫酸鋁約32包（計(jì)1.6t/d），每天需處理水量約27000m3。馬坑鐵礦廢水處理成本為1.60t×1300（元/t）/27000m3=0.073元/m3。

2.2試驗(yàn)過(guò)程

工業(yè)性試驗(yàn)共分兩個(gè)階段進(jìn)行，階段主要驗(yàn)證聚合氯化鋁作為絮凝劑對(duì)于馬坑礦業(yè)廢水處理的有效性，為期3d。選廠廢水處理每天投放聚合氯化鋁0.6t，礦坑廢水處理每天投放聚合氯化鋁0.6t。第二階段主要尋求成本較低投放量。選廠廢水處理的聚合氯化鋁投放量由0.4t，0.3t，0.2t依次遞減，每個(gè)投放量試驗(yàn)持續(xù)6d以保證試驗(yàn)的代表性，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

礦坑廢水處理的聚合氯化鋁投放量由0.4t，0.3t，0.2t依次遞減，每個(gè)投放量試驗(yàn)持續(xù)6d以保證試驗(yàn)的代表性，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

故聚合氯化鋁添加量還有減少空間。第二階段試驗(yàn)表明聚合氯化鋁投放量為0.4t/d和0.3t/d時(shí)，公司廢水保證完全達(dá)標(biāo)排放。

（3）當(dāng)聚合氯化鋁投放量降低為0.2t/d時(shí)，選廠外排水開始出現(xiàn)很標(biāo)現(xiàn)象。

（4）成本分析，見表4~5。

根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果確定了馬坑鐵礦+100m水平水倉(cāng)口礦坑水每天添加0.30t聚合氯化鋁比較合適。折合聚合氯化鋁處理成本約0.020元/m3，經(jīng)計(jì)算，馬坑鐵礦礦坑水投放聚合氯化鋁較添加硫酸鋁較多可節(jié)省0.053元/m3，節(jié)省率為72.6%。每天按27000m3礦坑水計(jì)，預(yù)計(jì)年節(jié)省絮凝劑成本522315元。

在選礦廠鉬礦車間確定每天添加0.30t聚合氯化鋁比較合適，其處理成本約0.029元/m3。選礦廠廢水中投放聚合氯化鋁較佳可節(jié)省0.070元/m3，節(jié)省率為70.7%。選礦廠廢水按每天19200m3計(jì)，預(yù)計(jì)年節(jié)省絮凝劑成本490560元。

4 結(jié)論

基于以上試驗(yàn)，在廢水中投放聚合氯化鋁比投放硫酸鋁效果確實(shí)較好，并確定在馬坑鐵礦礦坑水和選礦廠廢水處理中每天分別添加0.3t聚合氯化鋁較合適，且能夠滿足公司外排水要求。若公司排放的廢水中改為添加聚合氯化鋁絮凝劑后預(yù)計(jì)年總成本可節(jié)省1012875元，且排放廢水中SS含量和PH值均在達(dá)標(biāo)范圍之內(nèi)。建議公司使用聚合氯化鋁作為廢水處理絮凝劑，并在我公司廢水處理中推廣應(yīng)用。