曲久辉发表的水处理论文

本文从PAC生产的不同原料的角度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述和探讨1 聚合氯化铝的制备技术1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料1．1．1 酸溶一步法将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等�6�8利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚合氯化铝标准溶液。1．1．2 碱溶法先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业化生产成本较大1．1．3 中和法该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。1．1．4 原电池法该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅拌，大大节约能耗 ]。1．2 以氢氧化铝为原料将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯化铝。1．3 以氯化铝为原料1．3．1 沸腾热解法用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚合氯化铝固体产品。1．3．2 加碱法先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／L，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘量也不高。1．3．3 电解法该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何锡辉等�6�8 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解过程中的极化现象。1．3．4 电渗析法路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。1．3．5 膜法该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。1．4 以含铝矿物为原料1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料，氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于30％ 。一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备复杂，成本高，一般使用较少。1．4．2 煤矸石煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。1．4．3 铝酸钙矿粉铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。(1)碱溶法用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但生产成本较高[19]。(2)酸溶法把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差，铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合氯化铝铁。(3)两步法这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚合氯化铝产品。1．5 以粉煤灰为原料粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化铝产品，据称能耗低。2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及解决建议我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在以下难点问题2．1 产品纯度问题氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之一。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新产品开发力度。2．2 不溶物的问题国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，通常会取得较好的效果。2．3 盐基度问题盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。2．4 重金属等有害离子的去除问题某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。2．5 盐酸投加量问题制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。3 结语与展望聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产品．在水处理中是一种高效的絮凝剂，其研发对水处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向是聚合氯化铝与无机或有机高分子絮凝剂复合或复配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝剂的不足，兼具了各自单一絮凝剂的优点，适应范围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内PAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产工艺，必将成为今后工业生产研究的热点参考文献：[1]阮复昌，郑复昌， 范娟．一种超纯聚合氯化铝的制备及其DH值与盐基度的相关性研究[J]．化学反应工程与工艺，2006，16(1)：38—41．[2]刘春涛，马荣华，李莉．废弃铝箔制备高效净水剂及其应用[J]．水处理技术，2002，28(6)：350—351．[3]李凡修，陈武．聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展[J]．工业水处理，2003。23(3)：5—8．[4]晏永祥，陈夫山，栾兆坤．高纯聚合氯化铝的制备及其影响因素[J]．工业水处理，2007，27(2)：57—59．[5]赵华章，彭凤仙，栾兆坤，等．微量加碱法合成聚合氯化铝的改进及All3形成机理[J]．环境化学，2004，23(2)：202—207．[6]Akitt J W ，Elde~J M．Muhinuclear magnetic resonance studies ofthe hydrolysis of aluminium(Ⅲ )[J]． Chem Soc Dalton Trans，1988，19(6)：1347—1355．[7]Kloprogge J T，Seykens D，Jansen J B H，et o1．Nuclear magneticresonance study on the optimalization of the development of the A113polymer[J]．Journal of Non-Crystalline Solids，1992，142(2)：94—102．[8]Bertsch P M．Conditions for A1l3 polymer formation in partially neutralizedAluminum solutions[J]．Soil Sci SOC Am，1987，51(6)：825—828．[9]于月华，柳松，黄冬根．聚合氯化铝的制备与分析研究[J]．无机盐工业，2o06，38(1)：35—37．[1O]曲久辉，刘会娟，雷鹏举，等．电解法制备PAC在水处理中的应用研究[J]．中国给水排水，2001，17(5)：l6一l9．[11]何锡辉，朱红涛，彭昌荣，等。电解法制备聚合氯化铝的研究[J]． 四川大学学报(自然科学版)，2006，43(5)： 1088一l092．[12]罗亚田，皮科武，钟春妮，等．倒极电解法合成聚合氯化铝絮凝剂[J]．化工环保，2004，24(2)：145—147．[13]路光杰， 曲久辉，汤鸿霄．电渗析法合成高效聚合氯化铝的研究[J]．中国环境科学，2000，20(3)：250—253．[14]彭跃莲，刘忠洲．超滤膜的一种新用途— — 制备聚合氯化铝絮凝剂[J]．膜科学与技术，2001，21(3)：37—41．[15]张健，贺高红，李祥村，等．中空纤维膜法制备聚合氯化铝的研究[J]．化学工程，2007，35(3)：71—74．[16]常青．水处理絮凝学[M]． 北京：化学工业出版社，2003．77-78．[17]胡俊虎，刘喜元，李晓宏，等．复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PACF)的合成及其应用[J]．环境化学，2007，26(1)：35—38．[18]马艳然，于伯渠，鲁秀国．从煤矸石中制备聚合氯化铝及其应用[J]．化学世界，2004，(2)：63—65．[19]李风亭，张善发，赵艳．混凝剂与絮凝剂[M]．北京：化学工业出版社．2o05．45—46．[2O]郑怀礼，张海彦， 刘克万，等．用于市政废水除磷的聚合氯化铝铁絮凝剂研究[J]．水处理技术，-2006，32(6)：34—36．[21]董申伟，李善得，李明玉，等．利用铝土矿和铝酸钙制备聚合氯化铝的研究[J]．无机盐工业，2005，37(12)：31—33．[22]陆胜，赵宏，解晓斌．生态处理粉煤灰制备结晶氯化铝、聚合氯化铝的实验研究[J]．粉煤灰，2003，10(2)：10—11．[23]李凯，李润生，宁寻安，等．不同聚氯化铝系列的水解聚合形态研究[J]．中国给水排水，2003，19(10)：55—57．作者简介：潘碌亭(1964一)，男，安徽蚌埠人，副教授，工学博士， 主要从事水污染控制技术研究与絮凝剂研发。

卖那么贵怎么可能随便就知道生产工艺

潘碌亭，束玉保，王键，吴蕾(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092)在水处理领域中，絮凝法净化水是最古老的固液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用水、生活污水和工业废水处理中。聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮凝剂．它首先在日本研制成功并与20世纪60年代投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量最大的絮凝剂。PAC使用时具有絮体形成快、沉淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国从上世纪70年代开始，已对聚合氯化铝进行了研发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述和探讨1 聚合氯化铝的制备技术1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料1．1．1 酸溶一步法将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等⋯利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚合氯化铝标准溶液。1．1．2 碱溶法先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业化生产成本较大1．1．3 中和法该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。1．1．4 原电池法该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅拌，大大节约能耗 ]。1．2 以氢氧化铝为原料将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯化铝。1．3 以氯化铝为原料1．3．1 沸腾热解法用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚合氯化铝固体产品。1．3．2 加碱法先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／L，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘量也不高。1．3．3 电解法该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何锡辉等⋯ 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解过程中的极化现象。1．3．4 电渗析法路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。1．3．5 膜法该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。1．4 以含铝矿物为原料1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料，氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于30％ 。一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备复杂，成本高，一般使用较少。1．4．2 煤矸石煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。1．4．3 铝酸钙矿粉铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。(1)碱溶法用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但生产成本较高[19]。(2)酸溶法把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差，铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合氯化铝铁。(3)两步法这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚合氯化铝产品。1．5 以粉煤灰为原料粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化铝产品，据称能耗低。2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及解决建议我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在以下难点问题2．1 产品纯度问题氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之一。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新产品开发力度。2．2 不溶物的问题国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，通常会取得较好的效果。2．3 盐基度问题盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。2．4 重金属等有害离子的去除问题某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。2．5 盐酸投加量问题制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。3 结语与展望聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产品．在水处理中是一种高效的絮凝剂，其研发对水处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向是聚合氯化铝与无机或有机高分子絮凝剂复合或复配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝剂的不足，兼具了各自单一絮凝剂的优点，适应范围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内PAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产工艺，必将成为今后工业生产研究的热点参考文献：[1]阮复昌，郑复昌， 范娟．一种超纯聚合氯化铝的制备及其DH值与盐基度的相关性研究[J]．化学反应工程与工艺，2006，16(1)：38—41．[2]刘春涛，马荣华，李莉．废弃铝箔制备高效净水剂及其应用[J]．水处理技术，2002，28(6)：350—351．[3]李凡修，陈武．聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展[J]．工业水处理，2003。23(3)：5—8．[4]晏永祥，陈夫山，栾兆坤．高纯聚合氯化铝的制备及其影响因素[J]．工业水处理，2007，27(2)：57—59．[5]赵华章，彭凤仙，栾兆坤，等．微量加碱法合成聚合氯化铝的改进及All3形成机理[J]．环境化学，2004，23(2)：202—207．[6]Akitt J W ，Elde~J M．Muhinuclear magnetic resonance studies ofthe hydrolysis of aluminium(Ⅲ )[J]． Chem Soc Dalton Trans，1988，19(6)：1347—1355．[7]Kloprogge J T，Seykens D，Jansen J B H，et o1．Nuclear magneticresonance study on the optimalization of the development of the A113polymer[J]．Journal of Non-Crystalline Solids，1992，142(2)：94—102．[8]Bertsch P M．Conditions for A1l3 polymer formation in partially neutralizedAluminum solutions[J]．Soil Sci SOC Am，1987，51(6)：825—828．[9]于月华，柳松，黄冬根．聚合氯化铝的制备与分析研究[J]．无机盐工业，2o06，38(1)：35—37．[1O]曲久辉，刘会娟，雷鹏举，等．电解法制备PAC在水处理中的应用研究[J]．中国给水排水，2001，17(5)：l6一l9．[11]何锡辉，朱红涛，彭昌荣，等。电解法制备聚合氯化铝的研究[J]． 四川大学学报(自然科学版)，2006，43(5)： 1088一l092．[12]罗亚田，皮科武，钟春妮，等．倒极电解法合成聚合氯化铝絮凝剂[J]．化工环保，2004，24(2)：145—147．[13]路光杰， 曲久辉，汤鸿霄．电渗析法合成高效聚合氯化铝的研究[J]．中国环境科学，2000，20(3)：250—253．[14]彭跃莲，刘忠洲．超滤膜的一种新用途— — 制备聚合氯化铝絮凝剂[J]．膜科学与技术，2001，21(3)：37—41．[15]张健，贺高红，李祥村，等．中空纤维膜法制备聚合氯化铝的研究[J]．化学工程，2007，35(3)：71—74．[16]常青．水处理絮凝学[M]． 北京：化学工业出版社，2003．77-78．[17]胡俊虎，刘喜元，李晓宏，等．复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PACF)的合成及其应用[J]．环境化学，2007，26(1)：35—38．[18]马艳然，于伯渠，鲁秀国．从煤矸石中制备聚合氯化铝及其应用[J]．化学世界，2004，(2)：63—65．[19]李风亭，张善发，赵艳．混凝剂与絮凝剂[M]．北京：化学工业出版社．2o05．45—46．[2O]郑怀礼，张海彦， 刘克万，等．用于市政废水除磷的聚合氯化铝铁絮凝剂研究[J]．水处理技术，-2006，32(6)：34—36．[21]董申伟，李善得，李明玉，等．利用铝土矿和铝酸钙制备聚合氯化铝的研究[J]．无机盐工业，2005，37(12)：31—33．[22]陆胜，赵宏，解晓斌．生态处理粉煤灰制备结晶氯化铝、聚合氯化铝的实验研究[J]．粉煤灰，2003，10(2)：10—11．[23]李凯，李润生，宁寻安，等．不同聚氯化铝系列的水解聚合形态研究[J]．中国给水排水，2003，19(10)：55—57．作者简介：潘碌亭(1964一)，男，安徽蚌埠人，副教授，工学博士， 主要从事水污染控制技术研究与絮凝剂研发。

技术环保线上讲师招募 成为签约讲师领取万元礼包活性污泥法运行参数控制精讲 10月30日11.26 北京 第三届工业烟气深度治理高峰论坛焦化行业环保综合治理技术研讨会 10.29-30临汾北极星垃圾焚烧发电培训中心环保线上讲师招募 成为签约讲师领取万元礼包活性污泥法运行参数控制精讲 10月30日污水处理史上最全的生化处理常见问题刨析及解决办法2018-01-12 09:58:03 环保新课堂在污水处理过程中，会遇到各种各样的污水问题，比如：COD、氨氮、SS等指标不达标，污泥膨胀、浮泥、活性微生物死亡等，因为污水处理的原理都是相同的，所以污水处理研究从开始基本上是以生活污水作为研究蓝本的，以下我们以生活污水的为目标来总结运营过程中会遇到的问题：一、进水水量与水质（一）进水水量在我国，城市污水处理厂进水水量不足的现象普遍存在，这种吃不饱的原因既有通常被提到的污水收集管网建设滞后问题，也有设计能力超前的问题。这两方面原因导致许多地方的污水处理厂已经建成几年仍不能满负荷运行，有些污水处理厂甚至只能抽取厂区周边的河水进行处理，使得污水处理工艺控制增加了难度，也增加了工程投资的成本，造成资产的闲置与浪费，无谓地过多消耗本来就已非常紧张的污水处理资金。相反，有的污水处理厂存在长期超负荷运行状态，例如某污水处理厂一期工程规模为40万m3/d，二期工程规模为24万m3/d，但由于资金短缺而使二期工程建设滞后，一期实际处理量已达到52万m3/d，处理出水水质有所下降。为此，合理确定污水处理厂建设规模与分期，高效使用治污资金，以及尽量提高污水收集率，是实现污水减排的前提。（二）进水水质由于城市污水收集管网不配套，雨污合流制管网较普遍，管网管理不到位，致使进入城市污水处理厂的进水中雨水、河道水和工业废水的比例较大。以下进水水质情况均不利于污水处理厂的正常运行：（1）进水中BOD、COD含量比设计值低，而氮、磷等指标则等于或高于设计值，从而增加污水脱氮除磷处理达标排放的难度；（2）工业废水中的夹带油污或有毒物质对城市污水处理厂的生物系统造成巨大影响，在极端情况下这些油污或有毒物质会使整个生物系统瘫痪，微生物菌种死亡，整个污水处理厂不得不重新培养活性污泥；（3）进水水质偏高，供氧与污泥脱水设备规格不能满足污水与污泥处理要求。其中垃圾渗滤液引入给城市污水处理厂运行所造成的影响需要给予足够重视。对于污水收集与污水处理能力不协调问题，需要有关主管部门将城市排水管网和污水处理厂建设纳入城市建设近、远期总体规划，保证污水收集系统与污水处理厂同步或先行建设。同时做好新建污水处理厂服务范围内污水水质调查，以合理确定设计进水水质。二、出水水质我国近年建设的城市污水处理厂基本要求达到国家GB18918-2002中的一级B标准，在一些地区还有要求达到一级A标准。即使是原有已建项目，也在逐渐进行升级改造，以提高污水减排效果。根据规定的污水处理排放标准要求，各城市污水处理厂采用适合于本地进水水质等客观条件的污水处理工艺技术，并加强运营管理。然而，在污水处理厂的实际运行管理过程中，仍会遇到一些来自不同方面的问题而导致处理出水水质不达标。1、有机物超标传统活性污泥工艺的主要功效是去除城市污水中的有机污染物质，设计与运行良好的活性污泥工艺，出水BOD5和SS均可小于20mg/L。影响有机物处理效果的因素主要有：（1）营养物一般城市污水中的氮磷等营养元素都能够满足微生物需要，且过剩很多。但工业废水所占比例较大时，应注意核算碳、氮、磷的比例是否满足100:5:1。如果污水中缺氮，通常可投加铵盐。如果污水中缺磷，通常可投加磷酸或磷酸盐。（2）pH城市污水的pH值是呈中性，一般为6.5～7.5。pH值的微小降低可能是由于城市污水输送管道中的厌氧发酵。雨季时较大的pH降低往往是城市酸雨造成的，这种情况在合流制系统中尤为突出。pH的突然大幅度变化，不论是升高还是降低，通常都是由工业废水的大量排入造成的。调节污水pH值，通常是投加氢氧化钠或硫酸，但这将大大增加污水处理成本。（3）油脂当污水中油类物质含量较高时，会使曝气设备的曝气效率降低，如不增加曝气量就会使处理效率降低，但增加曝气量势必增加污水处理成本。另外，污水中较高的油脂含量还会降低活性污泥的沉降性能，严重时会成为污泥膨胀的原因，导致出水SS超标。对油类物质含量较高的进水，需要在预处理段增加除油装置。（4）温度温度对活性污泥工艺的影响是很广泛的。首先，温度会影响活性污泥中微生物的活性，在冬季温度较低时，如不采取调控措施，处理效果会下降。其次，温度会影响二沉池的分离性能，例如温度变化会使沉淀池产生异重流，导致短流；温度降低会使活性污泥由于粘度增大而降低沉降性能；温度变化会影响曝气系统的效率，夏季温度升高时，会由于溶解氧饱和浓度的降低，而使充氧困难，导致曝气效率的下降，并会使空气密度降低，若要保证供气量不变，则必须增大供气量。延伸阅读：污水处理技术问答 好氧生化处理的一波问题释疑污水处理生化系统4种常见浮渣分析污水生化处理中影响COD指标的几个常被忽视的技术问题污水处理中水解酸化生化处理工艺介绍为您详解常见生化池泡沫产生原因及控制措施2、氨氮超标污水中氨氮的去除主要是在传统活性污泥法工艺基础上采用硝化工艺，即采用延时曝气，降低系统负荷。导致出水氨氮超标的原因涉及许多方面，主要有：（1）污泥负荷与污泥龄生物硝化属低负荷工艺，F/M一般在0.05～0.15kgBOD/kgMLVSS˙d。负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3--N转化的效率就越高。与低负荷相对应，生物硝化系统的SRT一般较长，因为硝化细菌世代周期较长，若生物系统的污泥停留时间过短，即SRT过短，污泥浓度较低时，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。SRT控制在多少，取决于温度等因素。对于以脱氮为主要目的生物系统，通常SRT可取11～23d。（2）回流比生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大，主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，若回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。通常回流比控制在50～100％。（3）水力停留时间生物硝化曝气池的水力停留时间也较活性污泥工艺长，至少应在8h以上。这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除率低得多，因而需要更长的反应时间。（4）BOD5/TKNTKN系指水中有机氮与氨氮之和，入流污水中BOD5/TKN是影响硝化效果的一个重要因素。BOD5/TKN越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率就越小，在同样运行条件下硝化效率就越低；反之，BOD5/TKN越小，硝化效率越高。很多城市污水处理厂的运行实践发现，BOD5/TKN值最佳范围为2～3左右。（5）硝化速率生物硝化系统一个专门的工艺参数是硝化速率，系指单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量。硝化速率的大小取决于活性污泥中硝化细菌所占的比例，温度等很多因素，典型值为0.02gNH3-N/gMLVSS×d。（6）溶解氧硝化细菌为专性好氧菌，无氧时即停止生命活动，且硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。因此，需保持生物池好氧区的溶解氧在2mg/L以上，特殊情况下溶解氧含量还需提高。（7）温度硝化细菌对温度的变化也很敏感，当污水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当污水温度低于5℃时，其生理活动会完全停止。因此，冬季时污水处理厂特别是北方地区的污水处理厂出水氨氮超标的现象较为明显。（8）pH硝化细菌对pH反应很敏感，在pH为8～9的范围内，其生物活性最强，当pH＜6.0或＞9.6时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。因此，应尽量控制生物硝化系统的混合液pH大于7.0。3、总氮超标污水脱氮是在生物硝化工艺基础上，增加生物反硝化工艺，其中反硝化工艺是指污水中的硝酸盐，在缺氧条件下，被微生物还原为氮气的生化反应过程。导致出水总氮超标的原因涉及许多方面，主要有：（1）污泥负荷与污泥龄由于生物硝化是生物反硝化的前提，只有良好的硝化，才能获得高效而稳定的的反硝化。因而，脱氮系统也必须采用低负荷或超低负荷，并采用高污泥龄。（2）内、外回流比生物反硝化系统外回流比较单纯生物硝化系统要小些，这主要是入流污水中氮绝大部分已被脱去，二沉池中NO3--N浓度不高。相对来说，二沉池由于反硝化导致污泥上浮的危险性已很小。另一方面，反硝化系统污泥沉速较快，在保证要求回流污泥浓度的前提下，可以降低回流比，以便延长污水在曝气池内的停留时间。运行良好的污水处理厂，外回流比可控制在50%以下。而内回流比一般控制在300～500%之间。（3）反硝化速率反硝化速率系指单位活性污泥每天反硝化的硝酸盐量。反硝化速率与温度等因素有关，典型值为0.06～0.07gNO3--N/gMLVSS×d。（4）缺氧区溶解氧对反硝化来说，希望DO尽量低，最好是零，这样反硝化细菌可以“全力”进行反硝化，提高脱氮效率。但从污水处理厂的实际运营情况来看，要把缺氧区的DO控制在0.5mg/L以下，还是有困难的，因此也就影响了生物反硝化的过程，进而影响出水总氮指标。延伸阅读：污水处理技术问答 好氧生化处理的一波问题释疑污水处理生化系统4种常见浮渣分析污水生化处理中影响COD指标的几个常被忽视的技术问题污水处理中水解酸化生化处理工艺介绍为您详解常见生化池泡沫产生原因及控制措施（5）BOD5/TKN因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，所以进入缺氧区的污水中必须有充足的有机物，才能保证反硝化的顺利进行。由于目前许多污水处理厂配套管网建设滞后，进厂BOD5低于设计值，而氮、磷等指标则相当于或高于设计值，使得进水碳源无法满足反硝化对碳源的需求，也导致了出水总氮超标的情况时有发生。（6）pH反硝化细菌对pH变化不如硝化细菌敏感，在pH为6～9的范围内，均能进行正常的生理代谢，但生物反硝化的最佳pH范围为6.5～8.0。（7）温度反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那么敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高，反硝化速率越高，在30～35℃时，反硝化速率增至最大。当低于15℃时，反硝化速率将明显降低，至5℃时，反硝化将趋于停止。因此，在冬季要保证脱氮效果，就必须增大SRT，提高污泥浓度或增加投运池数。4、总磷超标城市污水处理厂除磷主要是依靠生物除磷，即在好氧段前增加厌氧段，使聚磷菌交替处于厌氧和好氧状态，实现磷酸盐的释放与吸收，并通过排放剩余污泥来达到除磷目的。在生物除磷难以达标的条件下，还可以考虑投加化学药剂来辅助除磷。化学除磷主要是通过混凝、沉淀和过滤等方法使磷成为不溶性的固体沉淀物，从污水中分离出来。导致生物除磷出水总磷超标的原因涉及许多方面，主要有：（1）污泥负荷与污泥龄厌氧-好氧生物除磷工艺是一种高F/M低SRT系统。当F/M较高，SRT较低时，剩余污泥排放量也就较多。因而，在污泥含磷量一定的条件下，除磷量也就越多，除磷效果越好。对于以除磷为主要目的生物系统，通常F/M为0.4～0.7kgBOD5/kgMLSS×d，SRT为3.5～7d。但是，SRT也不能太低，必须以保证BOD5的有效去除为前提。（2）BOD5/TP要保证除磷效果，应控制进入厌氧区的污水中BOD5/TP大于20。由于聚磷酸菌属不动菌属，其生理活动较弱，只能摄取有机物中极易分解的部分。因此，进水中应保证BOD5的含量，确保聚磷酸菌正常的生理代谢。但许多城市污水处理厂实际进水存在碳源偏低，氮、磷等浓度较高等现象，导致BOD5/TP值无法满足生物除磷的需要，影响了生物除磷的效果。（3）溶解氧厌氧区应保持严格厌氧状态，即溶解氧低于0.2mg/L，此时聚磷菌才能进行磷的有效释放，以保证后续处理效果。而好氧区的溶解氧需保持在2.0mg/L以上，聚磷菌才能有效吸磷。因此，对于厌氧区和好氧区溶解氧的控制不当，将会极大影响生物除磷的效果。另外，有些污水处理厂的进水为河道水，污水中溶解氧含量较高，若直接进入厌氧区，则不利于厌氧状态的控制，影响了聚磷菌放磷效果。（4）回流比厌氧-好氧除磷系统的的回流比不宜太低，应保持足够的回流比，尽快将二沉池内的污泥排出，防止聚磷菌在二沉池内遇到厌氧环境发生磷的释放。在保证快速排泥的前提下，应尽量降低回流比，以免缩短污泥在厌氧区的实际停留时间，影响磷的释放。在厌氧-好氧除磷系统中，若污泥沉降性能良好，则回流比在50～70%范围内，即可保证快速排泥。（5）水力停留时间污水在厌氧区的水力停留时间一般在1.5～2.0h的范围内。停留时间太短，一是不能保证磷的有效释放，二是污泥中的兼性酸化菌不能充分地将污水中的大分子有机物分解成低级脂肪酸，以供聚磷菌摄取，从而也影响了磷的释放。污水在好氧区的停留时间一般在4～6h，这样即可保证磷的充分吸收。（6）pH低pH有利于磷的释放，高pH有利于磷的吸收，而除磷效果是磷释放和吸收的综合。因此在生物除磷系统中，宜将混合液的pH控制在6.5～8.0的范围内。由于对出水总磷指标要求的不断提高，除生物除磷外，化学除磷也得到越来越多地应用。但化学除磷在提高除磷效果的同时，也会因投加化学药剂而使剩余污泥量大大增加，进而增加污泥处理量与泥饼处置量。实际中应根据实验来确定化学药剂的投加点与投加量，并及时调整，确保出水磷含量稳定达标，并尽可能降低药耗。5、悬浮物超标出水中的悬浮物指标是否达标，主要取决于生物系统污泥的质量是否良好、二沉池的沉淀效果以及污水处理厂的工艺控制是否恰当。造成二沉池出水悬浮物超标的原因有以下几个方面：（1）二沉池工艺参数选择二沉池设计参数是否选择恰当是出水悬浮固体指标会否超标的重要因素。许多城市污水处理厂在设计之初，为节约建设成本，将水力停留时间大大缩短，并尽量提高其水力表面负荷，造成运行时二沉池经常出现翻泥现象，致使出水悬浮固体超标。另外，某些污水处理厂由于实际工艺调整需要，需将生物池污泥浓度控制在较高的水平时，也会造成二沉池固体表面负荷过大，影响出水水质。因此，一般认为应对二沉池的这几个工艺参数的设置留有较大的余地，以利于污水处理厂工艺的控制与调整。一般来说，影响沉淀池沉淀效果的主要工艺参数为水力停留时间、水力表面负荷和污泥通量。延伸阅读：污水处理技术问答 好氧生化处理的一波问题释疑污水处理生化系统4种常见浮渣分析污水生化处理中影响COD指标的几个常被忽视的技术问题污水处理中水解酸化生化处理工艺介绍为您详解常见生化池泡沫产生原因及控制措施（2）二沉池水力停留时间污水在二沉池的水力停留时间长短，是二沉池运行的重要参数。只有足够的停留时间，才能保证良好的絮凝效果，获得较高的沉淀效率。因此，建议二沉池的水力停留时间设置在3～4h左右。（3）二沉池水力表面负荷对于一座沉淀池来说，当进水量一定时，它所能去除的颗粒的大小也是一定的。在所能去除的这些颗粒中，最小的那个颗粒的沉速正好等于这座沉淀池的水力表面负荷。因此，水力表面负荷越小，所能去除的颗粒就越多，沉淀效率就越高，出水悬浮物的指标就越低。设计二沉池较小的水力表面负荷，有利于污泥等悬浮固体的有效沉淀。一般建议二沉池的水力表面负荷控制在0.6～1.2m3/m2×h。（4）二沉池固体表面负荷二沉池的固体表面负荷的大小，也是影响二沉池沉淀效果的重要因素。二沉池的固体表面负荷越小，污泥在二沉池的浓缩效果越好。反之，则污泥在二沉池的浓缩效果越差。过大的固体表面负荷会造成二沉池泥面过高，许多污泥絮体来不及沉淀就随污水流出，影响出水悬浮物指标。一般二沉池固体表面负荷最大不宜超过150kgMLSS/m2×d。（5）活性污泥质量活性污泥质量的好坏是影响出水悬浮物是否超标的重要因素。高质量的活性污泥主要体现在四个方面：良好的吸附性能，较高的生物活性，良好的沉降性能以及良好的浓缩性能。胶体状态的污染物首先必须被吸附到活性污泥絮体上，并进一步被吸附到细菌表面附近才能被分解代谢，因而吸附性能较差的活性污泥去除胶态污染物质的能力也差。活性污泥的生物活性系指污泥絮体内的微生物分解代谢有机污染物的能力，生物活性较差的活性污泥去除有机污染物的速度必然较慢。只有沉降性能良好的活性污泥才能在二沉池得以有效地泥水分离。反之，如果污泥沉降性能恶化，分离效果必然降低，导致二沉池出水浑浊，SS超标，严重时还可能导致活性污泥的大量流失，使系统内生物量不足，继而又影响对有机污染物的分解代谢效果。只有活性污泥具有良好的浓缩性能，才能在二沉池得到较高的排泥浓度。反之，如果浓缩性能较差，排泥浓度降低，就要保证足够的回流污泥量，提高回流比。但是，提高回流比会缩短污水在曝气池的实际停留时间，导致曝气时间不足，影响处理效果。（6）进水SS/BOD5生物系统活性污泥中MLVSS比例与进水SS/BOD5有很大的关系，当进水SS/BOD5高时，生物系统活性污泥中MLVSS比例则低，反之则高。根据运行经验来看，当SS/BOD在1以下时，MLVSS比例可以维持在50%以上，当SS/BOD5在5以上时，VSS比例将会下降到20～30%。当活性污泥中MLVSS比例较低时，为了保证硝化效果系统就必须维持较高的泥龄，污泥老化情况较明显，导致出水SS超标。（7）有毒物质入流污水中含有强酸、强碱或重金属等有毒物质将会使活性污泥中毒，失去处理功效，严重的甚至发生污泥解体，造成污泥无法沉淀，出水悬浮物超标。解决活性污泥中毒问题的根本办法就是加强对上游污染源的管理。（8）温度温度对活性污泥工艺的影响是很广泛的。首先，温度会影响活性污泥中微生物的活性，冬季温度较低时，如不采取调控措施，处理效果会下降。其次，温度会影响二沉池的的分离功能。如温度的变化会使二沉池产生异重流，导致短流现象发生；温度降低时，会使活性污泥由于黏度增大而降低沉降性能等。三、泥饼含水率目前，对城市污水处理厂污泥考核的主要指标主要是泥饼含水率。在我国，已经投入使用或在建的城市污水处理厂，普遍采用活性污泥法进行污水处理，活性污泥的污泥龄设计较短，且设计中基本不设污泥浓缩和污泥消化设施，使得剩余污泥量大，污泥中有机成分多，不易于脱水。因此，若要将泥饼含水率控制在80%以下，就需要加大PAM的投加量，从而使污水处理成本提高。为保证污泥浓缩与脱水效果，在污泥脱水絮凝剂的配制方面，絮凝药剂的配制浓度应控制在0.1%～0.5%范围内。浓度太低则投加溶液量大，配药频率增多；浓度过高容易造成药剂粘度过高，可能导致搅拌不够均匀，螺杆泵输送药液时阻力增大，容易加快设备损耗和管路堵塞。另外，不同批次和不同型号的絮凝剂比重差别较大，需根据实际情况定期或不定期地标定药剂的配制浓度，适时调整药剂的用量，保证污泥脱水效果和减少药剂浪费。同时，干粉药剂在储存和使用过程中注意防潮防失效。现在对污泥含水率要求越来越高，污泥干化渐渐提上日程，污泥干化一般有晾晒、高温干化、投加石灰做添加剂等办法，但是现在很多地方禁止投加石灰来降低含水率了，晾晒要求很大的空间而且臭气无法预防，而高温干化耗能太高，所以目前只能从药剂、脱水机、工艺来解决，目前比较先进的有高压隔膜压泥机、低温干化等等。以后大型的污水处理厂的污泥厌氧消化产沼气将会是个趋势。延伸阅读：污水处理技术问答 好氧生化处理的一波问题释疑污水处理生化系统4种常见浮渣分析污水生化处理中影响COD指标的几个常被忽视的技术问题污水处理中水解酸化生化处理工艺介绍为您详解常见生化池泡沫产生原因及控制措施北极星环保网官方微信打开北极星环保，阅读体验更佳相关推荐曲久辉：后疫情时代水环境水生态保护应从四方面着手人民网 2小时前烟台套子湾污水处理厂项目二期启动 年可节约淡水约六千万吨齐鲁晚报·齐鲁壹点 3小时前助力扶贫 携手共进脱贫之路 ——兴泸污水党总支深入基层开展帮扶工作兴泸水务 19小时前总投资19.6亿元！泰州市姜堰区镇村污水处理PPP项目合作协议签约中交上航局江苏分公司 20小时前6.2亿邵东市城乡污水处理及配套管网工程PPP项目发布资格预审结果公告湖南省政府采购网 21小时前川源就企业和品牌相关问题发布重要声明川源 22小时前兴泸水务集团组织开展2020年度安全管理、消防警示教育及技能培训兴泸水务 23小时前广州水务局：西朗污水处理系统提质增效案例给水排水 1天前烟台市套子湾污水处理厂启动智能化系统改造水母网 1天前广州市政总院王广华：地下式污水厂的建设与创新（一）关键技术创新净水技术 1天前交流共分享 座谈促提升——四川汉润水业到兴泸水务集团交流座谈兴泸水务 1天前厦门同安污水处理厂四期通水试运行 日均通水5万吨闽南网厦门 1天前总投资8.14亿！湖南建工集团联合体中标湖南省溆浦县乡镇污水处理设施及配套管网工程PPP项目湖南省政府采购网 1天前1.2亿！聊城市城西生活污水处理厂特许经营项目（BOO模式）中标公告中国政府采购网 1天前“4+n+1” 石家庄污泥处理处置多元化网络这样构建！给水排水 2天前加载中...版权所有©1999-2020 北极星环保网