PAC在水處理中的應用 — 給水、廢水、泳池、紡織染整
摘要：
- 給水處理：PAC用量15–40 mg/L，去除濁度、有機物、細菌、重金屬
- 廢水處理：用量50–300 mg/L，配合陰離子聚丙烯醯胺提高絮凝效率
- 泳池水：低用量5–10 mg/L — 僅作助凝劑，不能替代氯消毒
- 紡織染整：PAC + 陽離子聚丙烯醯胺可去除90–95%活性染料色度
- 以上用量均為參考 — 需針對工廠實際水源進行燒杯試驗
1. PAC在給水處理中的應用（生活用水、飲用水）
1.1. PAC在給水工藝中的作用
PAC是給水廠混凝—絮凝—沉澱—過濾工藝中的主要混凝劑。目標：去除懸浮固體（TSS）、濁度、溶解性有機物（DOC）、細菌以及部分重金屬。
1.2. 作用機理
當PAC加入原水後，鋁聚合物鏈中和膠體顆粒（粘土、腐殖質、微生物）的負電荷，形成尺寸0.5–2mm的Al(OH)₃絮體。這些絮體在60–120分鐘內沉降至沉澱池底部，帶走≥95%的懸浮固體。剩餘部分由砂濾池截留。
1.3. 用量與操作條件
| 引數 | 典型值 | 備註 |
|---|---|---|
| 31% PAC用量 | 15–40 mg/L | 視原水濁度而定 |
| 原水濁度 | <150 NTU → 15–25 mg/L；>500 NTU → 30–50 mg/L | 用量隨濁度增加 |
| 最佳pH | 6.5–7.5 | 必要時用NaOH或HCl調節 |
| 快速攪拌時間 | 1–3分鐘 | 80–150 RPM |
| 慢速攪拌時間 | 15–30分鐘 | 20–40 RPM |
| 沉澱時間 | 60–120分鐘 | 表面負荷1–2 m³/m²/h |
| 處理後殘餘鋁 | <0.2 mg/L | 符合越南標準，顯著低於硫酸鋁 |
1.4. 與硫酸鋁相比在給水中的優勢
- 工作pH範圍寬（5.0–9.0）— 無需像硫酸鋁那樣頻繁調節pH
- 絮體量減少30–50% → 降低汙泥處理成本
- 殘餘鋁更低 → 對使用者更安全，尤其對飲用水至關重要
- 雨季效果穩定（原水濁度高、水溫低）— 這是硫酸鋁的弱點
2. PAC在工業廢水處理中的應用
2.1. 紡織染整廢水處理
紡織染整廢水含有活性染料、分散染料、澱粉漿料、表面活性劑 — COD 800–2.000 mg/L，色度500–3.000 Pt-Co。
典型處理方案：
- PAC 100–200 mg/L → 混凝脫色，快速攪拌2分鐘，慢速攪拌15分鐘
- NaOH → 將pH調至7.0–8.0（如需）
- 陰離子聚丙烯醯胺 0.5–1.0 mg/L → 形成大絮體，加速沉澱
- 沉澱60分鐘 → 沉澱後清水色度<50 Pt-Co（降低85–90%）
對於含還原染料或硫化染料的廢水 — 更難混凝 — 需PAC + FeCl₃或PAC + 陽離子聚丙烯醯胺組合，以達到>90%的脫色效率。
2.2. 電鍍廢水處理
電鍍廢水含有重金屬：Cr⁶⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺。PAC在pH 8.0–9.5下將這些離子沉澱為金屬氫氧化物：
- Cr³⁺ → Cr(OH)₃ ↓（pH 8.0–9.0）
- Ni²⁺ → Ni(OH)₂ ↓（pH 9.0–9.5）
- Zn²⁺ → Zn(OH)₂ ↓（pH 8.5–9.5）
- Cu²⁺ → Cu(OH)₂ ↓（pH 8.0–9.0）
PAC用量100–250 mg/L。Cr⁶⁺必須先經NaHSO₃或Na₂S₂O₅還原為Cr³⁺後再用PAC。
2.3. 食品加工、水產廢水處理
食品廢水特點：COD高（1.000–5.000 mg/L）、TSS高、含油量高。PAC用於**混凝—氣浮（DAF）**單元，在進入生化池前去除油脂和TSS。
典型用量：150–300 mg/L 31% PAC，pH 6.0–7.0。混凝+DAF後：COD降低40–60%，TSS降低80–90%，減輕後續好氧池負荷。
3. PAC在泳池水處理中的應用
泳池水需要清澈乾淨，但普通砂濾器只能截留>20微米的顆粒。超細顆粒（1–5微米）— 灰塵、死皮細胞、化妝品 — 會穿透砂層返回池中，導致渾濁。
PAC作為助凝劑： 將超細顆粒粘結成足夠大的絮體，以便砂濾器截留。典型用量：5–10 mg/L，直接注入迴圈管路、過濾器之前。每週進行1–2次，或在泳池人流量大之後進行。
重要提示： PAC不殺菌 — 必須單獨維持遊離氯1.0–3.0 mg/L。在將pH調至7.2–7.6後再使用PAC。
4. PAC在紡織染整行業中的應用（染料混凝脫色）
在織物染色過程中，PAC具有雙重作用：
作用1 — 染色浴中的媒染劑： PAC中的Al³⁺離子與染料分子及纖維素/蛋白質纖維形成絡合物，幫助顏色更牢固、更均勻地附著在織物上。這對天然染料和活性染料尤為重要。
作用2 — 廢水處理中的染料混凝： PAC去除廢水中殘餘染料和助劑。機理：聚合物橋接染料分子 → 形成有色絮體 → 沉澱。PAC 100–200 mg/L + 陽離子聚丙烯醯胺0.5–1.0 mg/L組合，對活性染料的脫色效率可達95%。
5. PAC在造紙和紙漿生產中的應用
在造紙機中，PAC用作助留劑和助濾劑：
- 助留： 將細小纖維和填料（CaCO₃、高嶺土、TiO₂）保留在造紙機網面上，防止流失到白水中。用量：0.5–2.0 kg/噸紙。
- 助濾： 幫助水更快地透過網面 → 提高造紙機速度，降低乾燥蒸汽消耗。
- 白水處理： PAC 50–100 mg/L混凝白水中的細小纖維和填料 → 回收並迴圈回工藝。
PAC在造紙中相比硫酸鋁的優勢：對系統pH影響小，無需補充酸，減少裝置腐蝕。
6. 常見問題
PAC用於給水的用量是多少？
31% PAC典型用量：15–40 mg/L。原水濁度低（<50 NTU）：15–20 mg/L。中等濁度（50–150 NTU）：20–30 mg/L。雨季洪水期（>500 NTU）：30–50 mg/L。務必進行燒杯試驗以確定具體水源的精確用量。
是否需要將PAC與聚丙烯醯胺配合使用？
給水處理：通常不需要，PAC自身可形成足夠大的絮體。廢水處理：建議配合陰離子或陽離子聚丙烯醯胺（0.5–1.0 mg/L）以增大絮體尺寸、加快沉澱速度，並可減少20–30%的PAC用量。
PAC能處理廢水中的油脂嗎？
可以，但與氣浮DAF配合效果最佳。PAC 150–300 mg/L破乳油/水乳液，形成油絮體 — 隨後DAF氣泡將油絮體浮至表面撇除。對於含油量高的廢水，不建議僅用PAC+沉澱。
PAC會影響後續生化池嗎？
在正常用量下（50–300 mg/L），PAC對好氧池微生物無毒。但殘餘Al³⁺ >5 mg/L可能部分抑制汙泥活性。控制PAC用量和生化池進水pH在6.5–8.0。
泳池使用PAC是否需要停止迴圈過濾？
需要。加入PAC後，讓過濾系統正常迴圈執行。4–6小時後，關閉水泵，讓PAC混凝細顆粒，然後反衝洗過濾器以排出截留的絮體。
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