碱式氯化铝在肉类废水沉淀处理中的应用分析

碱式氯化铝在肉类废水沉淀处理中的应用分析

 

一、引言

随着河北地区肉类加工行业的发展，肉类废水的排放量逐渐增加。肉类废水含有大量的有机物、悬浮物、油脂以及氮磷等营养物质，若不经有效处理直接排放，将对水体环境造成严重污染，导致富营养化等问题，危害生态平衡与人类健康。因此，寻找高效、经济的肉类废水处理方法至关重要。碱式氯化铝作为一种常用的无机絮凝剂，在水处理领域有着广泛的应用，其在河北肉类废水沉淀处理中具有潜在的应用价值。

二、肉类废水的特点及处理难点

（一）肉类废水的特点

1. 水质水量波动大

河北地区的肉类加工企业，其生产具有季节性和不均衡性。例如在节假日等消费旺季，肉类加工量大幅增加，废水产生量也随之急剧上升；而在淡季，废水量则相对较少。这种水质水量的波动给废水处理系统的稳定运行带来较大挑战。

2. 有机物含量高

肉类加工过程中会产生大量的血液、毛发、碎肉、油脂以及蛋白质、脂肪等有机物。这些有机物在水中以溶解态或悬浮态存在，导致废水的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）较高，通常 COD 可达数千毫克每升甚至更高，BOD/COD 比值一般在 0.4 - 0.6 之间，表明废水具有较高的可生化性，但同时也意味着处理难度较大。

3. 悬浮物多

废水中含有大量的血液、毛发、碎肉屑以及粪便等悬浮固体物质，这些悬浮物的粒径大小不一，增加了废水的浑浊度和处理难度。如果不及时去除，会堵塞后续处理设备的管道和滤料，影响处理效果。

4. 油脂含量高

肉类加工过程中会产生大量的动物油脂，这些油脂在水中以乳化油、浮油和悬浮油的形式存在。油脂的存在不仅增加了废水的黏度，还会在水面形成油膜，阻碍氧气向水中转移，影响水体的自净能力，同时给后续的生化处理带来困难。

5. 含有氮磷等营养物质

肉类废水中含有一定量的氮、磷等营养物质，主要来源于肉类本身的蛋白质分解以及加工过程中添加的调料、清洗用水等。这些营养物质的排放会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，破坏水体生态平衡。

（二）肉类废水的处理难点

1. 高浓度有机物的降解

由于肉类废水中有机物浓度极高，采用单一的处理方法难以将其完全降解。传统的生化处理工艺虽然对有机物有一定的去除效果，但在高负荷冲击下，容易出现污泥膨胀、处理效率下降等问题。而且生化处理对水质、水温等条件要求较为苛刻，在河北地区冬季气温较低时，生化反应速率会显著降低，影响处理效果。

2. 油脂的去除

油脂在水中的存在形式复杂，乳化油的稳定性较高，难以通过简单的重力沉淀或气浮方法完全去除。如果油脂去除不彻底，会在后续处理设备和管道中积累，造成设备运行故障，同时也会影响最终出水水质。

3. 悬浮物的处理

肉类废水中的悬浮物种类繁多、粒径差异大，且部分悬浮物具有较高的亲水性，普通的沉淀方法难以使其充分沉降。此外，悬浮物中的有机成分容易在处理过程中发生腐败变质，产生异味，进一步恶化处理环境。

4. 水质水量波动的适应

如前所述，肉类废水水质水量波动大，这就要求处理工艺具有较强的适应性和调节能力。在实际运行中，需要根据水质水量的变化及时调整处理参数，否则会导致处理系统不稳定，甚至出现处理失败的情况。

三、碱式氯化铝的性质与作用机制

（一）碱式氯化铝的性质

碱式氯化铝是一种无机高分子絮凝剂，其化学式一般为 [Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ，其中 n 为聚合度，m 为碱式氯化铝的分子数。它外观呈黄色或淡黄色固体粉末或液体，相对密度较大，易溶于水，在水中水解后产生大量的氢氧化铝胶体。碱式氯化铝具有以下特点：

1. 絮凝效果好

由于其高分子结构和电荷特性，碱式氯化铝能够在水中迅速水解形成带正电荷的氢氧化铝胶体，这些胶体可以吸附水中带负电荷的悬浮物、胶体颗粒和有机物，通过电中和作用使其脱稳凝聚，形成较大的絮体沉淀，从而有效去除水中的杂质。

2. 适用范围广

对不同类型、不同性质的废水都有较好的处理效果。在酸性、中性或碱性条件下都能发挥一定的絮凝作用，尤其适用于 pH 值在 6.0 - 8.5 范围内的废水处理。而且对于高浊度、高色度、高有机物含量的废水也有较好的适应能力。

3. 成本低

碱式氯化铝的生产工艺相对简单，原材料来源广泛，价格相对较低。与一些有机高分子絮凝剂相比，其成本更为低廉，在大规模废水处理中具有明显的经济优势。

4. 无毒无害

在使用过程中不会引入对环境和人体有害的物质，处理后的水体不会产生二次污染，符合环保要求。

（二）碱式氯化铝在肉类废水处理中的作用机制

1. 压缩双电层作用

肉类废水中的悬浮物和胶体颗粒表面带有负电荷，在水中形成双电层结构，使得颗粒之间相互排斥，保持稳定的分散状态。碱式氯化铝水解产生的带正电荷的氢氧化铝胶体，当其靠近悬浮物颗粒时，能够中和颗粒表面的负电荷，压缩双电层厚度，从而使颗粒之间的排斥力减小，在范德华力的作用下相互聚集碰撞，形成较大的絮体沉淀。

2. 吸附架桥作用

氢氧化铝胶体具有较大的比表面积和较高的表面活性，能够吸附废水中的悬浮物、有机物以及部分溶解性物质。同时，这些胶体颗粒之间可以通过氢键、范德华力等作用力相互连接，形成一种三维网状结构的絮体骨架，将水中的杂质颗粒吸附在骨架上，如同桥梁一样将颗粒聚集起来，进一步增强絮凝效果，使沉淀更加紧密和牢固。

3. 网捕作用

在絮凝过程中，随着氢氧化铝胶体的形成和长大，会形成一个网状结构。当废水中的微小颗粒靠近这个网状结构时，会被网捕在其中，从而一起沉淀下来。这种网捕作用对于去除废水中的一些微小悬浮物和胶体颗粒尤为有效，能够提高废水处理的整体效果。

四、碱式氯化铝在河北肉类废水沉淀处理中的应用实例

（一）案例介绍

河北某大型肉类加工企业，日屠宰量约为 500 头生猪，产生的废水主要包括屠宰车间的冲洗水、烫毛废水、肠胃内容物废水以及生活污水等。废水水质情况为：COD 为 3000 - 5000 mg/L，BOD 为 1500 - 2500 mg/L，SS（悬浮物）为 1000 - 2000 mg/L，油脂含量为 200 - 300 mg/L，pH 值为 6.5 - 7.5。该企业采用碱式氯化铝作为絮凝剂对肉类废水进行沉淀预处理，然后结合生化处理工艺，以达到排放标准。

（二）工艺流程

肉类废水首先经过格栅去除较大的悬浮物和杂物，如毛发、碎肉块等，然后流入集水池进行水质水量的调节。调节后的废水进入混凝反应池，在搅拌条件下投加碱式氯化铝絮凝剂，经过充分的混合反应后，形成大量的絮体沉淀。接着进入沉淀池进行固液分离，上清液流入后续的生化处理系统，沉淀下来的污泥则定期排入污泥浓缩池进行处理。

（三）运行效果

1. 水质改善情况

在该企业的实际运行中，碱式氯化铝的投加量经过试验确定为 100 - 150 mg/L。通过絮凝沉淀处理后，废水的水质得到了显著改善。COD 去除率可达 30% - 40%，SS 去除率达到 60% - 70%，油脂去除率在 70% - 80%左右。例如，处理前废水 COD 为 4000 mg/L，经过碱式氯化铝沉淀处理后，COD 降至 2400 - 2800 mg/L；SS 从 1500 mg/L 降至 450 - 600 mg/L；油脂含量从 250 mg/L 降至 50 - 75 mg/L。这表明碱式氯化铝对肉类废水中的有机物、悬浮物和油脂具有良好的去除效果，为后续的生化处理创造了有利的条件。

2. 对后续生化