如何在水处理中使用碱式氯化铝（ACH）
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aluminum chlorohydrateACHcoagulantmembrane pretreatment
概述
碱式氯化铝（ACH）是市场上盐基度最高的铝系混凝剂，盐基度83–90%，Al₂O₃含量23–24%。其优异的盐基度意味着每单位铝引入的质子远少于普通明矾或PAC，对处理水的pH影响极小。这使其成为低碱度源水（缓冲能力有限）和膜前预处理（需稳定、一致的混凝以保护下游UF或NF膜）的优选。
ACH以透明至微浊液体供应（密度1.33–1.37 g/mL），可通过计量泵直接投加，无需溶解步骤。其纯度高，也广泛用于个人护理行业作为止汗活性成分。
与明矾和标准PAC相比，ACH产泥量显著减少——通常减少30–50%，降低污泥处理成本。形成的絮体比明矾絮体小但更致密，在低投加量下即可高效沉降或过滤。
配制与溶解
ACH以即用液体供应，无需溶解。但在小型水厂中，可适当稀释以提高计量精度：
- 稀释计量：对于小容量计量泵，在日配槽中将ACH按1:5至1:10用清水稀释。这可提高低流量下的投加精度。
- 无需加热：ACH在常温下与水完全混溶。不要加热——常温条件下产品稳定。
- 使用前冲洗管线：首次使用前用清水冲洗稀释管线，清除可能与ACH接触后导致沉淀的碱性残留物。
- 避免与浓碱或石灰混合：ACH具酸性（pH 3.5–4.5），与强碱性溶液接触会立即沉淀氢氧化铝。投加点之间至少保持2–3米管流距离。
- 定期检查储存槽pH：ACH会随时间吸收大气中的CO₂。若储存pH升至5.0以上，产品可能已部分聚合，性能可能下降。
投加指南
| 应用场景 | 典型投加量（mg/L，以ACH液体计） | pH范围 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 低浊度饮用水（< 5 NTU） | 2–10 mg/L | 6.5–7.8 | 极低投加量表现优异 |
| 中等浊度饮用水（5–50 NTU） | 8–25 mg/L | 6.5–7.5 | 建议烧杯试验 |
| 高浊度饮用水（> 50 NTU） | 20–60 mg/L | 6.0–7.5 | 考虑预沉淀 |
| UF膜前预处理 | 3–15 mg/L | 6.5–8.0 | 比PAC用量更低 |
| NF/RO前预处理 | 2–8 mg/L | 6.5–7.5 | 尽量减少到膜的污泥量 |
| 制药用水 | 2–10 mg/L | 6.5–8.0 | 验证残余铝指标 |
| 废水澄清 | 20–80 mg/L | 6.0–8.0 | 不常见——PAC更常用 |
应用程序
- 先做烧杯试验：尽管ACH性能优异，原水水质仍差异很大。在3、5、8、12、20、30 mg/L下进行烧杯试验，找出最低有效投加量。ACH通常比明矾的最佳投加量窗口更窄，因此精度至关重要。
- 投加点选择：在湍流最大处投加ACH——快速混合器入口、泵叶轮区或在线静态混合器。ACH的高盐基度意味着水解产物已部分预先形成，但在前1–2秒内快速混合仍然必不可少。
- 快速混合参数：G值200–800 s⁻¹，持续20–60秒。ACH絮体形成速度略快于明矾絮体——与明矾相比，可接受更短的快速混合时间。
- 絮凝：G值15–50 s⁻¹，持续15–25分钟。ACH形成细小致密的絮体，与明矾的大而轻的絮体相比，需要更温和、更长时间的絮凝。
- 沉淀：常规澄清池沉淀时间1–3小时。ACH污泥密度更大，沉降比明矾污泥更快，可允许更高的表面溢流率。
- UF前预处理：在静态混合器前在线投加ACH，在UF膜入口前30–60秒投加。细小致密的絮体非常适合UF截留。每周监测跨膜压差（TMP）以确认性能。
- 残余铝监测：饮用水应用中，成品水残余铝目标 < 0.1 mg/L。ACH在等效浊度去除下，通常比明矾产生更低的残余铝。
监测与控制
| 参数 | 频率 | 目标/措施 |
|---|---|---|
| 原水浊度 | 连续 | 按比例调整投加量 |
| 成品水浊度 | 连续 | < 0.3 NTU（饮用水） |
| 混凝pH | 每2小时 | 6.5–7.8（ACH最佳范围） |
| 残余铝 | 每日 | < 0.1 mg/L（成品水） |
| 原水碱度 | 每日 | > 30 mg/L CaCO₃；影响比明矾小 |
| 污泥体积指数（SVI） | 每周 | ACH污泥SVI通常比明矾低30–50% |
| TMP（UF应用） | 连续 | TMP升高表明混凝失败 |
| 烧杯试验 | 每周 | 按季节重新优化投加量 |
常见错误
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将ACH当明矾使用并过量投加：ACH的单位浊度去除效率是明矾的2–4倍。从明矾转换过来的操作人员往往起始投加量过高，既浪费药剂又导致pH过低。建议从明矾投加量的30%开始，逐步上调。
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忽视最佳投加量窗口较窄的特点：ACH的剂量-响应曲线比明矾更陡。超过最佳量20%可能导致电荷反转和出水恶化。需要精确的计量泵和准确的稀释——误差±10%的模拟泵对ACH来说不够精确。
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在碱性化学品投加点附近投加：若同时投加石灰或烧碱调节pH，ACH投加点必须在上游至少2–3米处。与碱性物质立即接触会导致局部氢氧化铝沉淀，浪费药剂。
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忽视低水温下的性能：5°C以下，ACH絮体形成速度比常温慢。冬季需将絮凝区接触时间延长20–30%，并相应降低澄清池的溢流率。
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使用开放式通风储罐：ACH会从空气中吸收CO₂，逐渐提高溶液pH并促进部分聚合。务必储存于密封罐或IBC中，最小化顶空。储存超过3个月后应检查ACH的pH。
储存与处理
- 使用HDPE、聚丙烯或玻璃钢储罐。不得使用钢铁容器——ACH具酸性，会腐蚀铁质金属。
- 储存温度：5–40°C。避免冰冻——冰冻会导致不可逆分层。
- 保质期：密封IBC或桶装自生产日期起12个月。
- 操作时佩戴耐化学品手套、护目镜和耐酸围裙。ACH溶液（pH 3.5–4.5）接触皮肤和眼睛会引起刺激。
- ACH操作区10秒内应备有洗眼设施。
- 溢出处理：用水稀释，用稀纯碱溶液中和，然后用沙子或蛭石吸收。未经处理不得排入雨水系统。