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一、引言

浙江地區(qū)作為我國食品加工產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達的區(qū)域之一，眾多食品加工企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(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，將對周邊環(huán)境造成嚴重污染，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踐與成效。

二、浙江地區(qū)食品加工污水廢水特點及重金屬來源

（一）污水廢水特點

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：

1. 水量波動大：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，時多時少，給處理系統(tǒng)的設(shè)計容量和運行調(diào)節(jié)帶來挑戰(zhàn)。

2. 成分復(fù)雜：含有有機物（如食物殘渣、油脂、蛋白質(zhì)、糖類等）、無機物（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，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)品受生長環(huán)境影響可能富集汞、砷等重金屬，在加工過程中這些重金屬會轉(zhuǎn)移到污水中。

2. 加工設(shè)備腐蝕：食品加工機械設(shè)備多由金屬材質(zhì)制成，長期接觸酸性、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：部分食品加工過程中為改善品質(zhì)、延長保質(zhì)期會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）是一種無機高分子混凝劑，其作用機理主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

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)，將多個顆粒連接在一起形成更大的絮凝團，加速沉降過程，提高重金屬離子及其他污染物的去除效率。

四、處理實踐過程

（一）實驗準備

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驗室進行分析檢測，其余用于現(xiàn)場中試處理。

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，準備好不同濃度梯度的 PAC 溶液，以便在中試過程中進行優(yōu)化調(diào)整。

3. 儀器設(shè)備：準備好攪拌裝置（包括磁力攪拌器、攪拌槳等）、pH 計、濁度儀、原子吸收光譜儀（用于重金屬離子檢測）、沉淀池模型等實驗及監(jiān)測設(shè)備。

（二）小試實驗

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

2. 單因素實驗：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，通過對比實驗數(shù)據(jù)，初步確定各因素的適宜范圍。例如，在投加量實驗中，設(shè)置不同的 PAC 投加梯度，檢測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，但當超過某一臨界值后，去除率提升趨于平緩甚至出現(xiàn)下降趨勢（可能是由于過量投加導(dǎo)致電荷反轉(zhuǎn)或絮凝體破碎）。

3. 正交實驗：基于單因素實驗結(jié)果，選取對重金屬離子去除效果影響顯著的因素進行正交實驗設(shè)計，通過多組平行實驗，進一步優(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)進行初始調(diào)試，確保設(shè)備正常運行且各環(huán)節(jié)銜接順暢。

2. 連續(xù)運行監(jiān)測：啟動中試處理系統(tǒng)，連續(xù)收集企業(yè)排放的污水，按照設(shè)定的工藝流程進行處理，定期采樣分析進出水的水質(zhì)指標，重點監(jiān)測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，同時記錄設(shè)備的運行參數(shù)（如藥劑投加流量、攪拌速度、沉淀時間等），實時掌握處理系統(tǒng)的運行狀態(tài)和處理效能。

3. 應(yīng)急調(diào)整：在中試過程中，若遇到水質(zhì)波動（如突發(fā)的高濃度有機廢水沖擊、重金屬離子含量異常升高等情況），及時調(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，評估系統(tǒng)的抗沖擊能力和穩(wěn)定性，總結(jié)應(yīng)對不同水質(zhì)情況的操作經(jīng)驗。

五、處理效果分析

（一）重金屬離子去除效果

通過對中試處理前后水樣的原子吸收光譜儀檢測結(jié)果對比分析，發(fā)現(xiàn)聚合氯化鋁對浙江地區(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，去除率達到[Z]%以上；對于鎘離子，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家和地方相關(guān)污水排放標準中對重金屬含量的限值要求，有效降低了污水對環(huán)境的重金屬污染風險。

（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。COD 值平均降低了[具體數(shù)值]%，表明污水中的有機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，減少了懸浮物對環(huán)境和水體生態(tài)的不良影響。

（三）經(jīng)濟效益分析

在考慮處理效果的同時，對聚合氯化鋁處理的成本效益進行了分析。一方面，聚合氯化鋁作為一種相對廉價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、離子交換樹脂的頻繁再生更換等）相比，聚合氯化鋁處理流程簡單，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)備維護成本較低。綜合計算，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)濟效益和市場推廣價值。

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，對污水中帶負電荷的膠體顆粒和重金屬離子有較強的吸附電中和作用，但過低的 pH 值可能導(dǎo)致 PAC 過度水解生成無定形沉淀，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，但此時污水中的重金屬離子可能形成氫氧化物沉淀，與其他