聚合氯化铝在清水系统中的应用

摘要：介绍聚合氯化铝在清水处理中的应用，同时分析了不同的水质条件下聚合氯化铝的除浊效果。

清水系统主要是提供生产用水。流程为：河水由一泵房经泵输送到沉砂池，在沉砂池出口端加入配制好的聚合氯化铝溶液，聚合氯化铝溶液与水充分混合后进入折板反应池，经过斜板沉淀池沉淀，后通过V型滤池过滤生产出浊度小于5×10^-6的清水。

1、运行情况

1.1 聚合氯化铝溶液的配制投加

1.1.1 配制

先在溶解罐内加入一定数量的水，按水：聚合氯化铝=2:1（质量）的比例加入溶解罐，开动搅拌机搅拌10-30min，用提升泵将溶解罐内的聚合氯化铝溶液抽到储药罐稀释，根据河水浊度配成10%、20%、30%浓度进行投加。

1.1.2 投加

河水浊度大于20×10^-6时，需要加入聚合氯化铝溶液进行混凝处理；河水浊度小于1000×10^-6，配制成10%聚合氯化铝溶液投加；河水浊度（1000-5000）×10^-6，配制成20%聚合氯化铝溶液投加；河水浊度大于5000×10^-6，配制成30%聚合氯化铝溶液投加。投加设备使用往复泵。工艺流程如图1。

1.2 聚合氯化铝的性质及混凝原理

聚合氯化铝是一种净水剂，能除菌、除臭、脱色等。由于特性优势突出，适用范围广，用量可比传统净水剂减少30%以上，成本节省40%以上。

1.2.1 聚合氯化铝性能

① 聚合氯化铝分子结构大，吸附能力强，用量少，处理成本低。

② 溶解性好，活性高，在水体中凝聚形成的矾花大，沉降快，比其他无机絮凝剂净化能力大2-3倍。

③ 适应性强，受水体pH值和温度影响小；原水净化后达到国家饮用水标准，处理后水质中阳、阴离子含量低，有利于离子交换处理和高纯水的制备。

④ 腐蚀性小，操作简便，能改善投药工序的劳动强度和劳动条件。

1.2.2 聚合氯化铝混凝原理

通过水解过程形成氢氧化铝凝胶，对水中的悬浮物及可溶解的杂质，通过吸附桥架作用形成大的不溶物絮团，从而达到沉降的目的。

1.3 运行数据

本套系统自投用以来，工艺技术人员对配制比例、投加量不断摸索、总结，结合试验过程中矾花生成情况以及出水水质指标，确定了适合的配制方法和投加量。工艺运行数据见表1：

表1不同进水流量、不同浊度投加聚合氯化铝溶液工艺进行监测数据

从上表可以看出，聚合氯化铝溶液在不同浊度、不同流速时处理能力都很强，且沉淀池出水均能满足浊度不大于18×10^-6的工艺要求。

2、使用效果分析

2.1 水中杂质的性质及其聚合氯化铝的含量

从表1可知，水中浊度低时混凝效果较差，水中浊度高时混凝效果较好，那是因为当水中含有二价金属离子M²⁺时，对天然水形成压缩双电层是有利的，因此混凝效果较好。如果水中杂质含量过低，则因不利于颗粒的碰撞而不利于凝聚。尽管混凝剂本身并不杀菌，但却对去除水中的微生物等有害物质起到很大作用。由于微生物多附着于悬浮微粒和有机物上，当微粒和有机物因絮凝作用而去除时，多达60%-90%的微生物也随之去除。从这一点可以看出，在水处理过程中，使用混凝剂能收到很好的澄清效果。

2.2 pH值

由于不同pH值的铝盐水解以后产物的形态不同，混凝的效果也不一样。铝盐水解以后生成的是具有两性的氢氧化铝，在酸性条件下，pH＜4时氢氧化铝易溶于水，其反应为：Al(OH)₃+3H⁺→Al³⁺+3H₂O，此时铝盐在水中以大量的铝离子Al³⁺形式存在，由于铝离子没有吸附架桥作用，不能使水中杂质粘结在一起，因此混凝效果不好。而在碱性条件下，当pH＞8时，氢氧化铝也溶于水，其反应为：[Al(OH)₂(H₂O)₃]^-+H₂O→[Al(OH)₄(H₂O)₂]^-+H₃O⁺，所以，选用聚合氯化铝为混凝剂，pH值应控制在6.5-7.5之间较为合适，这时才能形成稳定的氢氧化铝胶状沉淀。

2.3 水温的影响

由于水的温度会影响混凝剂的水解，水温低时，混凝剂的水解反应速度较慢。此外，水温低时，水的粘度升高，水分子的布朗运动减弱，絮体不易形成。因此，低水温时的混凝效果一般较差，对同样的混凝剂投加量，热水中产生的矾花比低温水中反应快。

在实际生产中，原水加入混凝剂后，在反应池中大部分凝结物能很好的沉淀，细碎的矾花不易沉淀，这部分没有沉淀的物质进入斜板沉淀池后基本能沉淀完全，达到处理效果。

3、药品使用的管理

公司所使用的聚合氯化铝有效成分为22%-27%，含有大量的硅土等物质，在储存和配制上有一定难度。储存方面，根据目前的工艺状况，每年使用的固体聚合氯化铝大约在100t，需要专门的厂房存放。配制方面，由于本岗位全部是女员工，在配制聚合氯化铝溶液时受体力限制，加上用量较大，以每小时处理1000m3浊度不低于1000×10-⁶的原水，每天需要配制固体聚合氯化铝在1000kg左右，车间根据这个具体情况，安排人员专门配制，增加了使用成本。