摘要：通過絮凝性能比較以及中試規模的應用，表明聚合氯化鋁具有用量少、污泥少、除濁率高、對出水pH影響小等優點，是石油化工污水回用處理中的理想絮凝劑。
石油化工污水，一般在污水凈化廠經隔油、氣浮和生化處理之后外排，在當前水資源短缺、用水量日益增加的形勢下，迫切希望回用污水、我們開展了凈化廠處理過的石化污水進一步深度處理的中試研究，以期回用為循環冷卻水，處理過程包括生物接觸氧化、絮凝沉淀、過濾、消毒和水質穩定五部分，本文簡要報導了絮凝沉淀中聚合氯化鋁（以下簡稱聚鋁）的選取與應用。
1.絮凝劑的選擇
石化污水處理常用硫酸鋁和聚合氯化鋁作為絮凝劑，后者由于預制成多核多羥基水解絡合體，具有較高的電荷與聚合度，故能發揮混凝與絮凝的雙重作用，效果優于前者，但由于制備聚合氯化鋁的原料來源不同，如鋁灰、煤矸石、廢鋁催化劑等，致使聚合氯化鋁的組成與性能差異懸殊。中國科學院環境研究院研制的聚合氯化鋁，采用氫氧化鋁作原料，純度高并嚴格控制堿化度，可望獲得優良的絮凝性能，為了比較，我們先后通過小試和中試，對比了幾種絮凝劑的性能，其中包括四種聚合氯化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵和陽離子型聚丙烯酰胺。
實驗室小試采用接觸氧化后的出水作為試驗液，快速攪拌下加入一定量的絮凝劑，2min后加入2mg·l-1陰離子型高分子絮凝劑（對陽離子型聚丙烯酰胺不加入），再慢速攪拌lmin，取清液分析濁度和pH，結果示于圖1和表1。絮凝劑的投加量，鋁鹽以Al計，鐵鹽以Fe計，有機高分子以固含量計（下同）。
表1 澄清液濁度約0.5NTU時絮凝劑的投加量（mg·L-1）
| 日期（1995年） | 聚鋁 | 聚鋁（南） | 聚合硫酸鐵 | 陽離子型聚丙烯酰胺 | 原水濁度/NTU |
| 4月6日 | 0.3（0.50） | 2.3（0.50） | 8.4（0.40） | - | 7.0 |
| 4月12日 | 1.8（0.47） | 2.7（0.50） | 8.4（0.56） | - | 4.2 |
| 4月13日 | 1.8（0.53） | - | - | - | 5.4 |
| 4月25日 | 1.8（0.49） | - | 8.4（0.58） | 0.8（0.51） | 3.8 |
注：括號內數字為澄清液濁度，單位NTU。
中試對比試驗在中試設備（圖2）上進行，對生物接觸氧化塔出水連續加絮凝劑和陰離子型高分子絮凝劑，在沉淀槽出口取樣分析，結果列于表2。
表2 中試比較三種絮凝劑的絮凝效果
| 絮凝劑 | 投加量/mg·L-1 | 出水 | 原水 | 注解 | ||
| 濁度/NTU | SS/mg·L-1 | 濁度/NTU | SS/mg·L-1 | |||
| 聚鐵 | 8.4 | 0.58 | 15.5 | 7.4 | 42 |
①數據為7d均值。 ②濁度去除率92.0%。 |
| 聚鋁 | 1.8 | 0.61 | 11.9 | 11.5 | 28.7 |
①數據為5d均值。 ②濁度去除率94.6%。 |
| 陽離子型聚丙烯酰胺 | 0.8 | 0.67 | 4.8 | 3.6 | 31.2 |
①數據為2d均值。 ②濁度去除率81.4%。 |
通過小試、中試的對比試驗可知：硫酸鋁絮凝效果雖不錯，只是明顯降低溶液的pH值；聚合硫酸鐵形成的絮體易沉淀，污泥少，但投加量大；陽離子型聚丙烯酰胺用量少，但無論小試還是中試均有一層浮渣不利于沉淀，去濁率也較低；聚合氯化鋁一般絮凝性能好，尤其是聚鋁，出水濁度達到相同水平時，它的投加量僅為聚鐵的1/5，為聚鋁（南）的70%，這樣產生的污泥少，有利于后處理，而且濁度去除率高，對原水pH影響少，因此，選用聚鋁用為石化污水回用處理的絮凝劑。
2.聚鋁在石化污水回用處理中試的應用
絮凝沉淀裝置（圖2）由混合槽、絮凝槽與沉淀槽組成。
生物接觸氧化塔出水以0.5m3·h流量溢流進入混合槽，在空氣攪拌下（氣水比為3），連續投加1.8mg·l-1的聚鋁，停留8min后進入絮凝槽，加入陰離子型高分子2mg·l-1，停留14min后進入沉淀槽，沉淀52min，分析沉淀槽出水水質，結果列于表3（所列數據為17d均值）。
表3 絮凝沉淀前后水質變化
| pH | 水溫（℃） | 電導率（μs·cm-1） | 濁度（NTU） | COD（mg·L-1） | SS（mg·L-1） | NH4+-N（mg·L-1） | 總P（mg·L-1） | 油分（mg·L-1） | |
| 絮沉前 | 7.39 | 21.0 | 1353 | 7.3 | 42.4 | 27.0 | 4.27 | 0.80 | 1.25 |
| 絮沉后 | 7.50 | 19.4 | 1275 | 0.60 | 27.6 | 11.1 | 2.94 | 0.31 | 1.06 |
| 去除率/% | 91.8 | 34.9 | 58.9 | 31.1 | 61.3 | 15.2 |
中試運行結果表明：聚鋁是一種理想的絮凝劑，沉淀槽出水濁度均值0.6NTU，除濁率達92%，發揮良好絮凝作用，也印證了小試的結果，對SS、COD、總P也有一定的去除作用。
為了充分發揮聚鋁的作用，在中試設備中考察了一些影響絮凝沉淀的因素，結果如下：
系統采用壓縮空氣作為攪拌動力源，對于空氣攪拌，不象水力或機械攪拌，沒有現成的公式以計算速度梯度與甘布值，僅從絮凝效果來控制絮凝操作，我們的探索表明三點曝氣優于單點曝氣（即僅在混合槽曝氣），出水濁度低（0.58比0.96NTU），且去濁率高（92%比82%），氣水比為6時效果較好。
系統處理生物接觸氧化后污水，為了比較，也處理過沒有經過接觸氧化的污水，結果表明，污水經生物接觸氧化后再絮凝沉淀出水濁度低（0.56NTU），而不經過生化處理的污水絮凝沉淀后出水濁度高（5.6NTU），這是由于生物降解了大量的膠體物質（它是濁度主要貢獻者），微生物代謝產物也發揮了生物絮凝的作用，要發揮聚鋁的作用，絮凝沉淀前的生物處理是重要的處理步驟。
連續操作優于間歇操作，它不受起動的干擾，一般起動后1.5h水質才能穩定。
