在养殖废水处理中,聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride,简称PAC)作为一种高效的无机高分子混凝剂,主要通过混凝沉淀作用去除废水中的悬浮物、胶体、部分溶解性污染物及营养盐,是预处理或深度处理阶段的关键药剂。其具体作用可从以下方面分析:
1. 核心作用:混凝沉淀,去除悬浮物(SS)和胶体
养殖废水中含有大量未消化的饲料残渣、动物粪便、毛发、皮屑等悬浮物,以及微生物代谢产生的胶体物质(如细菌、藻类)。这些物质颗粒细小(通常<1μm),表面带负电荷,相互排斥难以自然沉降。
PAC的作用机制是:
电性中和:PAC水解后生成多核羟基铝离子(如[Al₁₃O₄(OH)₂₄]⁷⁺),这些高电荷正离子可中和悬浮物/胶体表面的负电荷,降低ζ电位,使颗粒脱稳。
吸附架桥:脱稳后的颗粒通过PAC的长链结构相互吸附,形成更大的絮体(矾花)。
网捕卷扫:PAC水解生成的Al(OH)₃凝胶可网捕细小颗粒,加速沉降。
最终,悬浮物和胶体通过沉淀被去除,显著降低废水的浊度和SS(悬浮物浓度)。
2. 辅助去除溶解性有机物(COD)
养殖废水中含有大量溶解性有机物(如蛋白质、脂肪、尿素等),是COD(化学需氧量)的主要来源。PAC的混凝作用可部分去除这类污染物:
吸附作用:PAC的羟基铝聚合物表面具有大量活性基团,可吸附溶解性有机物(尤其是大分子有机物),通过絮体共沉淀去除。
络合沉淀:部分有机物(如含-NH₂、-OH的化合物)可与Al³⁺形成络合物,随絮体沉降。
但需注意,PAC对小分子有机物(如挥发性脂肪酸)的去除效果有限,通常需配合生化处理(如A/O工艺)进一步降解COD。
3. 除磷作用
养殖废水中磷的主要来源是饲料添加的磷(动物未吸收部分)和粪便中的有机磷。PAC可通过化学沉淀去除磷:
PAC中的Al³⁺与废水中的磷酸根(PO₄³⁻)反应,生成不溶性的AlPO₄沉淀:
Al3++PO43−→AlPO4↓
同时,PAC水解生成的Al(OH)₃絮体可吸附胶体态磷(如有机磷分解产物),进一步降低总磷(TP)浓度。
相比传统除磷剂(如硫酸铝),PAC的铝含量更高,除磷效率更优,且适用pH范围宽(5-9)。
4. 吸附重金属和病原体
养殖废水可能含有少量重金属(如Cu、Zn,来自饲料添加剂)和病原体(如大肠杆菌、寄生虫卵)。PAC的絮体具有多孔结构和高比表面积,可通过物理吸附或共沉淀作用去除这些污染物:
重金属离子可与Al³⁺竞争吸附位点,或被Al(OH)₃絮体包裹沉降。
病原体(如细菌、病毒)可被絮体网捕,随沉淀去除,降低废水生物风险。
5. 优势:高效、适应性强、成本可控
高效性:PAC形成絮体速度快(通常5-15分钟),沉降性能好,可缩短处理时间。
适应性广:对养殖废水的高SS(1000-5000mg/L)、高COD(2000-10000mg/L)、宽pH(5-9)均有较好处理效果。
成本可控:相比有机混凝剂(如聚丙烯酰胺),PAC无二次污染风险,且用量较少(通常30-100mg/L),综合成本较低。
在养殖废水处理中,PAC主要通过混凝沉淀作用,高效去除悬浮物、胶体、部分有机物和磷,同时辅助吸附重金属和病原体,是预处理或深度处理阶段的关键药剂。但其对小分子有机物的去除有限,通常需与生化工艺(如厌氧-好氧)组合使用,以实现达标排放或回用。
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