摘要：為解決污水處理中的一些實際問題，通過試驗研究了聚合氯化鋁（PAC）的絮凝作用在控制污泥膨脹和提高除磷效率方面的應用，提出了向發生膨脹的污泥中加入聚合氯化鋁，聚合氯化鋁可以起到控制膨脹的作用，向二級出水中加入聚合氯化鋁，可以提高除磷效率。但應綜合考慮運行情況，確定較佳投藥量，以達到既定的混凝效果。
聚合氯化鋁（PAC）是一種無機高分子混凝劑，對各種水質及其pH的適應性很強，礬花形成快，顆粒大而重，對溫度適應性也很強，可在低溫下使用，且投加量少，產泥也少，使用、管理操作都較方便，對管道的腐蝕性也小。基于聚合氯化鋁（PAC）的這些特點，進行了以下研究。
1、聚合氯化鋁（PAC）控制污泥膨脹的研究
1.1 污泥膨脹的概念
污泥膨脹是活性污泥常見的一種病態現象，系指活性污泥由于某種原因的改變，產生沉降性能惡化，不能在二沉池內進行正常的泥水分離，污泥隨出水流失。發生污泥膨脹以后，流失的污泥會使出水SS超標，如不立即采取控制措施，污泥繼續流失會使曝氣池的微生物量銳減，不能滿足分解污染物的需要，從而導致出水BOD5也超標。所以，當污泥膨脹發生以后，應立即采取臨時措施，防止出水超標，以免污泥大量流失，導致系統的失敗。
1.2 污泥干重、污泥沉降比、污泥指數的概念
（1）污泥干重：亦稱污泥濃度或混合液懸浮固體濃度。按每升混合液所含污泥干重（mg/L），一般活性污泥法的MLSS控制在2000-4000mg/L。
（2）污泥沉降比：又稱30min沉降率。指混合水樣靜置30min后，污泥體積占混合水樣體積的百分數，以%表示。
（3）污泥指數：又稱污泥容積指數。是混合液經30min靜沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容積，計算公式如下：
污泥指數：=10mL混合水樣靜置30min后的污泥體積（mL）/10mL混合水樣的污泥干重（g）
SVI的單位為mL/g，但一般常把單位省略。
1.3 污泥膨脹的衡量指標
發生污泥膨脹的污泥可用污泥容積指數SVI作為衡量其沉降性能好與壞的指標。SVI在200mL/g以下為正常活性污泥，一般在50-150mL/g，較好在100mL/g左右。SVI在200mL/g以上標志著活性污泥發生膨脹。
表1列出了發生污泥膨脹的某曝氣池混合液連續一周的SV30、MLSS、SVI值。
表1 連續一周的SV30、MLSS、SVI值
| 時間/天 | SV30/% | MLSS/（mg/L） | SVI/（mL/g） |
| 1 | 99.0 | 3692 | 268.15 |
| 2 | 99.0 | 3762 | 263.16 |
| 3 | 99.0 | 3770 | 262.60 |
| 4 | 99.5 | 3448 | 288.57 |
| 5 | 99.5 | 3422 | 290.76 |
| 6 | 99.0 | 3208 | 308.60 |
| 7 | 99.5 | 3294 | 302.06 |
1.4 向膨脹污泥中加入聚合氯化鋁（PAC）的試驗研究
1.4.1 試驗程序
（1）取5個1L的玻璃燒杯洗凈待用。
（2）向每個燒杯中加入1000mL發生污泥膨脹的曝氣池混合液，并確保每個燒杯中的水質一致。混合液懸浮固體濃度MLSS是3294mg/L，污泥30min沉降率SV30是99.5%，污泥指數SVI是302.06mL/g。
（3）同時向5個燒杯中，分別加入0.02g、0.05g、0.10g、0.20g、0.50g的聚合氯化鋁粉末。
（4）向每個燒杯中放人相同的攪拌器進行攪拌，攪拌速度為75r/min，攪拌時間控制在10s，然后停止攪拌，并取出攪拌器。
（5）觀察各杯30min沉降率SV30（%），計算各自的SVI值。
（6）向加0.50g聚合氯化鋁粉末的杯子中又加了20g的聚合氯化鋁粉末，攪拌后靜置，觀察杯內混合液沉降情況。
1.4.2 試驗結果
向膨脹污泥中加入不同量的聚合氯化鋁粉末，試驗結果見表2。
表2 加入不同量聚合氯化鋁粉末的試驗結果
| PAC加入量/g | 試驗結果 | |
| SV30/% | SVI/（mL/g） | |
| 0.02 | 65.5 | 198.85 |
| 0.05 | 62.0 | 188.22 |
| 0.10 | 61.0 | 185.18 |
| 0.20 | 62.5 | 189.74 |
| 0.50 | 64.0 | 194.29 |
| 0.50+20 | 杯內混合液一點兒沉降都沒有了 | |
由結果可以看出，SVI是302.06mL/g的原膨脹污泥，在分別加入0.02g、0.05g、0.10g聚合氯化鋁粉末后，SVI分別是198.85mL/g、188.22mL/g、185.18mL/g，SVI均降到了200mL/g以下，說明聚合氯化鋁的加入對控制污泥膨脹能起到一定作用，而且隨著聚合氯化鋁粉末加入量的增加，SVI呈下降趨勢。但是，在原膨脹污泥中分別加入0.20g，0.50g聚合氯化鋁粉末后，SVI則分別是189.74mL/g，194.29mL/g，也就是說隨著聚合氯化鋁粉末加入量的增加，SVI又呈現了上升趨勢，而且向加0.50g聚合氯化鋁粉末的燒杯中又加了20g聚合氯化鋁粉末后，杯內混合液一點兒沉降都沒有了，說明聚合氯化鋁投加量過多，反而會降低污泥沉降性能。
2、聚合氯化鋁（PAC）提高除磷效率的研究
2.1 試驗程序
（1）取若干個1L的玻璃燒杯洗凈待用。
（2）向每個燒杯中加入1L的二級出水，并確保每個燒杯中的水質一致。
（3）同時向每個燒杯中加入不同量的聚合氯化鋁粉末，分別混勻，放置使沉淀。從投藥時刻起攪拌1-3min，攪拌時間取決于運行中實際混合時間。
（4）取每個燒杯中經混凝沉淀之后的上清液與二級出水平行做總磷（TP）測定（采用過硫酸鉀消解，鉬銻抗分光光度法測定），分別計算經混凝沉淀后的TP去除率。
2.2 試驗結果
連續試驗3天，一天是1L二級出水中加入0.02g聚合氯化鋁粉末；二天是1L二級出水中分別加入0.06g、0.10g聚合氯化鋁粉末；三天是1L二級出水中分別加入0.10g、0.15g、0.20g聚合氯化鋁粉末，3天的試驗結果分別見表3-表5。
表3 一天的試驗結果
| 水樣名稱 | TP測定值/（mg/L） | TP去除率/% |
| 二級出水 | 2.15 | - |
| 加0.02gPAC后的上清液 | 2.09 | 2.79 |
表4 二天的試驗結果
| 水樣名稱 | TP測定值/（mg/L） | TP去除率/% |
| 二級出水 | 1.94 | - |
| 加0.06gPAC后的上清液 | 1.28 | 34.02 |
| 加0.10gPAC后的上清液 | 0.72 | 62.89 |
表5 三天的試驗結果
| 水樣名稱 | TP測定值/（mg/L） | TP去除率/% |
| 二級出水 | 1.91 | - |
| 加0.10gPAC后的上清液 | 0.33 | 82.72 |
| 加0.15gPAC后的上清液 | 0.16 | 91.62 |
| 加0.20gPAC后的上清液 | 0.12 | 93.72 |
由結果可以看出，向二級出水中分別加入不同量的聚合氯化鋁粉末，隨著聚合氯化鋁粉末量的逐漸增加，混凝沉淀后的上清液TP值逐漸下降，TP去除率逐漸升高，較高的達到93.72%，而且同樣是加入0.10g聚合氯化鋁粉末試驗，二天TP的去除率為62.89%，而三天的TP去除率卻達到82.72%，這可能與出水水質等因素有關。
3、結論
（1）向發生膨脹的污泥中加入聚合氯化鋁，此時的聚合氯化鋁可以改善污泥沉降性能，起到臨時控制污泥膨脹的作用，但是投加量不可太多，否則會降低處理效果。
（2）向二級出水中加入聚合氯化鋁，此時的聚合氯化鋁可以提高除磷效率，磷去除率可達90%以上。
（3）在實際運行中，應綜合考慮曝氣池混合液或二級出水的性質及其變化規律，控制好pH及堿度、混合強度、絮凝反應條件等，確定較佳投藥量，以達到既定的混凝效果。
