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一、引言

浙江地區(qū)作為我國(guó)食品加工產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)的區(qū)域之一，眾多食品加工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污水廢水。這些污水廢水中含有多種重金屬離子，若未經(jīng)有效處理直接排放，將對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，威脅生態(tài)系統(tǒng)平衡以及人體健康。因此，探尋高效可行的重金屬離子去除方法至關(guān)重要。聚合氯化鋁作為一種常用的水處理藥劑，因其諸多優(yōu)勢(shì)在污水廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，本文將深入探究其在浙江地區(qū)食品加工污水廢水重金屬離子去除方面的實(shí)踐與成效。

二、浙江地區(qū)食品加工污水廢水特點(diǎn)及重金屬來(lái)源

（一）污水廢水特點(diǎn)

浙江地區(qū)食品加工種類繁多，包括水產(chǎn)加工、果蔬加工、肉制品加工等，不同類型食品加工產(chǎn)生的污水廢水成分各有差異，但總體具有以下共性特點(diǎn)：

1. 水量波動(dòng)大：受生產(chǎn)季節(jié)、加工批次等因素影響，污水排放量不穩(wěn)定，時(shí)多時(shí)少，給處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量和運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

2. 成分復(fù)雜：含有有機(jī)物（如食物殘?jiān)?、油脂、蛋白質(zhì)、糖類等）、無(wú)機(jī)物（各類鹽分、酸堿物質(zhì)）以及微生物等，是一種典型的高濃度有機(jī)廢水，化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）往往較高。

3. 水溫變化：部分食品加工環(huán)節(jié)涉及加熱或冷卻，導(dǎo)致排放污水水溫有一定波動(dòng)，影響后續(xù)處理反應(yīng)速率和微生物活性。

（二）重金屬離子來(lái)源

1. 原料帶入：食品加工所采用的原材料本身可能含有微量重金屬，如谷物中可能含鉛、鎘，水產(chǎn)品受生長(zhǎng)環(huán)境影響可能富集汞、砷等重金屬，在加工過(guò)程中這些重金屬會(huì)轉(zhuǎn)移到污水中。

2. 加工設(shè)備腐蝕：食品加工機(jī)械設(shè)備多由金屬材質(zhì)制成，長(zhǎng)期接觸酸性、堿性或含鹽的食品原料及溶液，容易發(fā)生腐蝕，致使鐵、鋅、銅等金屬離子溶入污水。

3. 添加劑使用：部分食品加工過(guò)程中為改善品質(zhì)、延長(zhǎng)保質(zhì)期會(huì)添加一些含重金屬成分的添加劑，例如某些色素、防腐劑含有微量重金屬，最終進(jìn)入污水體系。

三、聚合氯化鋁處理原理

聚合氯化鋁（PAC）是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，其作用機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 壓縮雙電層：污水中的膠體顆粒（包括含重金屬的膠體微粒）通常帶有電荷，在溶液中形成穩(wěn)定的分散體系。PAC 水解后產(chǎn)生大量帶相反電荷的離子，這些離子可壓縮膠體顆粒的擴(kuò)散層厚度，使顆粒間的排斥力減小，從而易于相互聚集形成較大顆粒，即絮凝體，為后續(xù)沉淀創(chuàng)造條件。

2. 吸附電中和：PAC 水解產(chǎn)物能夠吸附在膠體顆粒表面，中和顆粒表面的電荷，降低其表面電位，使膠體顆粒脫穩(wěn)，進(jìn)而發(fā)生凝聚沉淀，有效去除污水中的懸浮物、膠體以及部分溶解性重金屬離子。

3. 吸附架橋：PAC 具有較長(zhǎng)的分子鏈，一端吸附在膠體顆粒表面，另一端則伸展到溶液中吸附其他顆粒，形成“架橋”結(jié)構(gòu)，將多個(gè)顆粒連接在一起形成更大的絮凝團(tuán)，加速沉降過(guò)程，提高重金屬離子及其他污染物的去除效率。

四、處理實(shí)踐過(guò)程

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1. 水樣采集：選取浙江地區(qū)具有代表性的食品加工企業(yè)（涵蓋不同食品加工類型）的污水排放口，定期采集污水水樣，混合均勻后取部分帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測(cè)，其余用于現(xiàn)場(chǎng)中試處理。

2. 藥劑配制：將聚合氯化鋁配制成一定質(zhì)量濃度的溶液，根據(jù)前期小試預(yù)估的處理效果和投加量范圍，準(zhǔn)備好不同濃度梯度的 PAC 溶液，以便在中試過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3. 儀器設(shè)備：準(zhǔn)備好攪拌裝置（包括磁力攪拌器、攪拌槳等）、pH 計(jì)、濁度儀、原子吸收光譜儀（用于重金屬離子檢測(cè)）、沉淀池模型等實(shí)驗(yàn)及監(jiān)測(cè)設(shè)備。

（二）小試實(shí)驗(yàn)

1. 水質(zhì)分析：對(duì)采集的水樣進(jìn)行全面分析，測(cè)定其主要水質(zhì)指標(biāo)，如 pH 值、COD、BOD、重金屬離子種類及濃度（重點(diǎn)檢測(cè)鉛、鎘、汞、砷、鉻等常見(jiàn)重金屬）等，明確污水的基本特性和處理目標(biāo)。

2. 單因素實(shí)驗(yàn)：固定其他條件，分別改變聚合氯化鋁的投加量、攪拌速度、攪拌時(shí)間以及污水初始 pH 值等單一因素，觀察不同條件下污水中重金屬離子的去除效果以及絮凝沉淀情況，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步確定各因素的適宜范圍。例如，在投加量實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置不同的 PAC 投加梯度，檢測(cè)每種投加量下重金屬離子的去除率，發(fā)現(xiàn)隨著投加量增加，去除率逐漸上升，但當(dāng)超過(guò)某一臨界值后，去除率提升趨于平緩甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)（可能是由于過(guò)量投加導(dǎo)致電荷反轉(zhuǎn)或絮凝體破碎）。

3. 正交實(shí)驗(yàn)：基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)重金屬離子去除效果影響顯著的因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)多組平行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化各因素組合，確定最佳的處理工藝參數(shù)組合，以提高重金屬離子的整體去除效率并降低成本。

（三）中試處理

1. 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試：在選定的食品加工企業(yè)污水處理站內(nèi)，安裝中試規(guī)模的處理設(shè)備，包括聚合氯化鋁投加系統(tǒng)、攪拌反應(yīng)池、沉淀池等，按照小試確定的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行初始調(diào)試，確保設(shè)備正常運(yùn)行且各環(huán)節(jié)銜接順暢。

2. 連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)：?jiǎn)?dòng)中試處理系統(tǒng)，連續(xù)收集企業(yè)排放的污水，按照設(shè)定的工藝流程進(jìn)行處理，定期采樣分析進(jìn)出水的水質(zhì)指標(biāo)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)重金屬離子濃度變化、COD 去除情況、濁度降低程度以及絮凝沉淀效果等，同時(shí)記錄設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)（如藥劑投加流量、攪拌速度、沉淀時(shí)間等），實(shí)時(shí)掌握處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和處理效能。

3. 應(yīng)急調(diào)整：在中試過(guò)程中，若遇到水質(zhì)波動(dòng)（如突發(fā)的高濃度有機(jī)廢水沖擊、重金屬離子含量異常升高等情況），及時(shí)調(diào)整聚合氯化鋁的投加量和其他工藝參數(shù)，觀察處理效果的變化，評(píng)估系統(tǒng)的抗沖擊能力和穩(wěn)定性，總結(jié)應(yīng)對(duì)不同水質(zhì)情況的操作經(jīng)驗(yàn)。

五、處理效果分析

（一）重金屬離子去除效果

通過(guò)對(duì)中試處理前后水樣的原子吸收光譜儀檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)聚合氯化鋁對(duì)浙江地區(qū)食品加工污水廢水中的多種重金屬離子均有較好的去除效果。以鉛為例，處理前污水中鉛離子濃度平均為[X]mg/L，經(jīng)過(guò)聚合氯化鋁處理后，出水鉛離子濃度降至[Y]mg/L 以下，去除率達(dá)到[Z]%以上；對(duì)于鎘離子，初始濃度約為[M]mg/L，處理后濃度低于[N]mg/L，去除效率同樣顯著。整體而言，各重金屬離子的去除率能夠滿足國(guó)家和地方相關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)重金屬含量的限值要求，有效降低了污水對(duì)環(huán)境的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

（二）水質(zhì)綜合改善情況

除了重金屬離子的有效去除，聚合氯化鋁處理還顯著改善了污水的其他水質(zhì)指標(biāo)。COD 值平均降低了[具體數(shù)值]%，表明污水中的有機(jī)物得到了一定程度的降解或吸附去除；BOD/COD 比值有所提高，說(shuō)明污水的可生化性得到改善，有利于后續(xù)生物處理工序的進(jìn)行；濁度大幅降低，從處理前的[初始濁度數(shù)值]NTU 降至[處理后濁度數(shù)值]NTU 以下，使水體更加清澈透明，減少了懸浮物對(duì)環(huán)境和水體生態(tài)的不良影響。

（三）經(jīng)濟(jì)效益分析

在考慮處理效果的同時(shí)，對(duì)聚合氯化鋁處理的成本效益進(jìn)行了分析。一方面，聚合氯化鋁作為一種相對(duì)廉價(jià)且易于獲取的水處理藥劑，其投加成本在可接受范圍內(nèi)。通過(guò)優(yōu)化投加量和工藝參數(shù)，能夠在保證處理效果的前提下盡量減少藥劑消耗，降低運(yùn)行成本。另一方面，與傳統(tǒng)的一些重金屬離子處理方法（如化學(xué)沉淀法中使用的昂貴試劑、離子交換樹(shù)脂的頻繁再生更換等）相比，聚合氯化鋁處理流程簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和額外的能源消耗（除攪拌能耗外），且設(shè)備維護(hù)成本較低。綜合計(jì)算，采用聚合氯化鋁處理浙江地區(qū)食品加工污水廢水中重金屬離子的單位成本約為[具體成本金額]元/立方米，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)推廣價(jià)值。

六、影響因素探討

（一）pH 值影響

pH 值是影響聚合氯化鋁處理效果的關(guān)鍵因素之一。在酸性條件下，PAC 水解速度較快，生成的多核羥基配合物電荷較高，對(duì)污水中帶負(fù)電荷的膠體顆粒和重金屬離子有較強(qiáng)的吸附電中和作用，但過(guò)低的 pH 值可能導(dǎo)致 PAC 過(guò)度水解生成無(wú)定形沉淀，降低絮凝效果；而在堿性環(huán)境中，PAC 水解受到抑制，主要依靠吸附架橋作用，但此時(shí)污水中的重金屬離子可能形成氫氧化物沉淀，與其他