电解法制备PAC在水处理中的应用研究.doc

1、电解法制备 PAC 在水处理中的应用研究摘要：通过电解法制备了一种 Alb 含量达 67.6%、碱化度达 64.5%的优质聚合氯化铝(EPAC)产品，并将其用于水处理试验。静态试验和现场中试的研究结果表明，与普通 PAC 和几种传统混凝剂比较，EPAC 对水中的浊度和腐殖质、污水中的 SS 和 COD 及油类污染物等具有优异的去除效能，投加 10 mg/L EPAC(以 Al2O3 计)，可以去除污水中 99.1%的 SS和 57.6%的 COD，明显高于同类产品的水处理效率。 关键词：絮凝剂 电解法 聚合氯化铝 水处理 Experimental Study on Application of

2、 PAC Produced Electrochemically in Water and Wastewater TreatmentAbstract：A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The resu

3、lts show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and traditional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior t

4、o other coagulants.Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment在现代絮凝剂的研究中，已从形态学方面证明聚合氯化铝(PAC)主要由 3 种形态构成13：Ala 形态(主要包括铝的自由离子、单体、低聚物)、Alb 形态(铝的聚合物)和 Alc(三羟化铝溶液或凝胶)，并可分别求得各自的含量及比例：AlTAla+Alb+Alc(1)一般认为 Alb 部分是最佳的凝聚絮凝形态，并证明 Alb 即为 Al13 的聚合形态(化学式为Al13O4(OH)7+24)4 ，它实际上是一定控制条件下铝离子的水解聚合沉淀过程

5、的动力学中间产物。采用电化学方法制备絮凝剂主要是采用电解法制备碱式氯化铝和电渗析法制备一般概念上的聚合氯化铝。在前期的研究中57 ，一种以 Alb 为优势形态的聚合氯化铝采用电解法制备成功，它具有高碱化度、高 Alb 形态等特点，具备高效净水最佳絮凝的化学形态条件。1 EPAC 的制备连续进料、出料的电解制备反应系统见图 1。电解液采用三氯化铝溶液，阳极为金属铝，电流为 600 A，电压为1.4 V，EPAC 为无色透明液体，产量为 100 kg/d，W(Al2O3)10%，W(Alb)67.6%，W(碱化度)64.5%。2 试验方法2.1 烧杯试验采用烧杯搅拌试验考察 EPAC 对水中的浊度

6、、腐殖质、COD、油的去除效果。模拟的浑浊水和含腐殖质水分别采用高岭土和富里酸(山西产)加11 的自来水和去离子水配制，生活污水和含油废水均为实际水样。烧杯搅拌试验在美国产六联搅拌器上进行，使用 2 L 烧杯，内充 1.5 L 水样，在 280 r/min 混合搅拌 1 min，然后在 40 r/min 下混合反应 10 min，静置沉淀 15 min，取上清液测定。2.2 中试EPAC 的中试在高效絮凝集成系统上进行，系统构成见图 2。该系统采用絮凝拦截沉淀工艺，建在北京第九给水厂的导示水厂，原水浊度为 1.087.5 NTU，混凝药剂为九厂目前使用的 ZBPAC(淄博产液体聚合氯化铝)、D

7、YPAC(唐山产液体聚合氯化铝)、AS(硫酸铝)和 EPAC。系统运行的主要参数，混合：t60 s，v3m/s，G613s-1；反应：T15 min(t1t2t35 min)，v10.5 m/s，v20.3m/s，v30.1m/s，G80s-1(G1125.5s-1、G257.5s-1、G310.4s-1)，GT7.2104；沉淀：t0.42 h。试验用水为北京市第九水厂的原水。3 EPAC 净水效果3.1 静态效果将电解法制备的 EPAC 与电渗析法制备的聚合氯化铝(EDPAC)、市售聚合铝、三氯化铝和硫酸铝进行絮凝效果对比试验，结果如图 1、2所示。结果表明，药剂投加量相同时，几种絮凝剂对

8、水中的浊度均有一定的去除效果，硫酸铝和三氯化铝的去除效果最差，DYPAC 和 EDPAC明显优于硫酸铝等，但 EPAC 在絮凝过程中对浊度的去除率均远高于其他絮凝剂。对富里酸的去除率也有类似的结果，EPAC 对富里酸的絮凝去除效果最好，DYPAC 和 EDPAC 也优于硫酸铝等传统混凝剂，这种结果主要是由于其具有较高的 Alb 含量。摘要：通过电解法制备了一种 Alb 含量达 67.6%、碱化度达 64.5%的优质聚合氯化铝(EPAC)产品，并将其用于水处理试验。静态试验和现场中试的研究结果表明，与普通 PAC 和几种传统混凝剂比较，EPAC 对水中的浊度和腐殖质、污水中的 SS 和 COD

9、及油类污染物等具有优异的去除效能，投加 10 mg/L EPAC(以 Al2O3 计)，可以去除污水中 99.1%的 SS和 57.6%的 COD，明显高于同类产品的水处理效率。 关键词：絮凝剂 电解法 聚合氯化铝 水处理 Experimental Study on Application of PAC Produced Electrochemically in Water and Wastewater TreatmentAbstract：A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy

10、to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The results show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and tradit

11、ional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior to other coagulants.Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment在现代絮凝剂的研究中，已从形态学方面证明聚合氯化铝(PAC)主要由 3 种形态构成13：Ala 形态(主要包括铝的自由离子、单体、低聚物)、Alb

12、形态(铝的聚合物)和 Alc(三羟化铝溶液或凝胶)，并可分别求得各自的含量及比例：AlTAla+Alb+Alc(1)一般认为 Alb 部分是最佳的凝聚絮凝形态，并证明 Alb 即为 Al13 的聚合形态(化学式为Al13O4(OH)7+24)4 ，它实际上是一定控制条件下铝离子的水解聚合沉淀过程的动力学中间产物。采用电化学方法制备絮凝剂主要是采用电解法制备碱式氯化铝和电渗析法制备一般概念上的聚合氯化铝。在前期的研究中57 ，一种以 Alb 为优势形态的聚合氯化铝采用电解法制备成功，它具有高碱化度、高 Alb 形态等特点，具备高效净水最佳絮凝的化学形态条件。1 EPAC 的制备连续进料、出料的电

13、解制备反应系统见图 1。电解液采用三氯化铝溶液，阳极为金属铝，电流为 600 A，电压为1.4 V，EPAC 为无色透明液体，产量为 100 kg/d，W(Al2O3)10%，W(Alb)67.6%，W(碱化度)64.5%。2 试验方法2.1 烧杯试验采用烧杯搅拌试验考察 EPAC 对水中的浊度、腐殖质、COD、油的去除效果。模拟的浑浊水和含腐殖质水分别采用高岭土和富里酸(山西产)加11 的自来水和去离子水配制，生活污水和含油废水均为实际水样。烧杯搅拌试验在美国产六联搅拌器上进行，使用 2 L 烧杯，内充 1.5 L 水样，在 280 r/min 混合搅拌 1 min，然后在 40 r/min

14、 下混合反应 10 min，静置沉淀 15 min，取上清液测定。2.2 中试EPAC 的中试在高效絮凝集成系统上进行，系统构成见图 2。该系统采用絮凝拦截沉淀工艺，建在北京第九给水厂的导示水厂，原水浊度为 1.087.5 NTU，混凝药剂为九厂目前使用的 ZBPAC(淄博产液体聚合氯化铝)、DYPAC(唐山产液体聚合氯化铝)、AS(硫酸铝)和 EPAC。系统运行的主要参数，混合：t60 s，v3m/s，G613s-1；反应：T15 min(t1t2t35 min)，v10.5 m/s，v20.3m/s，v30.1m/s，G80s-1(G1125.5s-1、G257.5s-1、G310.4s-

15、1)，GT7.2104；沉淀：t0.42 h。试验用水为北京市第九水厂的原水。3 EPAC 净水效果3.1 静态效果将电解法制备的 EPAC 与电渗析法制备的聚合氯化铝(EDPAC)、市售聚合铝、三氯化铝和硫酸铝进行絮凝效果对比试验，结果如图 1、2所示。结果表明，药剂投加量相同时，几种絮凝剂对水中的浊度均有一定的去除效果，硫酸铝和三氯化铝的去除效果最差，DYPAC 和 EDPAC明显优于硫酸铝等，但 EPAC 在絮凝过程中对浊度的去除率均远高于其他絮凝剂。对富里酸的去除率也有类似的结果，EPAC 对富里酸的絮凝去除效果最好，DYPAC 和 EDPAC 也优于硫酸铝等传统混凝剂，这种结果主要是

16、由于其具有较高的 Alb 含量。3.2 中试效果低浊时期经几种絮凝剂处理后的沉淀池出水效果对比见图 3、4。原水浊度为 1.04.0 NTU 时，在同样的铝投加量下，EPAC 的水处理效果明显比其他絮凝剂好，不仅表现在对浊度的去除效率高，而且投加药量所允许的范围也大。较高浊度水经几种絮凝剂处理后的沉淀池出水效果对比见图 5。原水浊度为 10.587.5 NTU 时，在 3 种 PAC 中，EPAC 对浊度变化的适应性最好，在同样的铝投加量下，分别比 DYPAC 和 ZBPAC 对浊度的去除效率高约 10%20%，表现出明显的优越性。3.3 处理生活污水取生态环境研究中心家属区生活污水，比较 E

17、PAC、DYPAC 和ZBPAC 3 种聚合絮凝剂对水中 COD 和 SS 的去除效果。试验用水的 SS为 321 mg/L，COD 为 250 mg/L，处理效果见表 1。EPAC 对生活污水中的 SS 和 COD 的去除效果均明显好于其他两种絮凝剂。当投加量均为 10 mg/L(以 Al2O3 计)时，EPAC 可将原水中 321 mg/L 的 SS 和 250 mg/L 的 COD 分别去除至 3 mg/L 和 116 mg/L，去除率分别为 99.1%和 57.6%；而其他两种 PAC 对 SS 和 COD 的去除率明显低于EPAC。表 1 对生活污水的处理效果比较 mg/L药剂EPACDYPACZBPAC投加量(Al2O3)351035103510水中残余 SS52243783113894223水中残余 COD1871421061941531192101651263.4 处理含油废水含油废水为锦州采油厂斜板除油后的出水，含油为 120mg/L，COD 为450mg/L，SS 为 275 mg/L。采用烧杯试验比较 EPAC、DYPAC 和 ZBPAC 三种聚合絮凝剂对 COD、SS、油的去除效果，结果如表 2 所示。表 2 处理含油废水的效果对比 mg/L药剂EPACDYPACZBPAC投加量(Al2O3)510205102051020SS143721416193