摘要： 本文聚焦于湖北瓷器产业产生的废水，探讨了以其为原料生产聚合氯化铝（PAC）的可行性与工艺过程，并深入研究了所制得的PAC在絮凝净化领域的应用效果。通过实验分析和经济评估，表明该举措不仅实现了废弃物的资源化利用，有效降低了瓷器产业废水对环境的污染，还为生产高质量、低成本的絮凝剂提供了新的途径，具有显著的环境效益和经济效益。

一、引言

湖北作为我国重要的瓷器生产基地之一，拥有众多陶瓷企业和相关产业集群。然而，在瓷器生产过程中会产生大量的废水，这些废水中含有高浓度的悬浮物、胶体物质以及各类无机离子等污染物，若未经有效处理直接排放，将对周边水体环境造成严重破坏，影响生态平衡和居民生活用水安全。与此同时，聚合氯化铝作为一种广泛应用的无机高分子絮凝剂，在水处理领域发挥着关键作用。传统的PAC生产工艺多依赖矿产资源，面临着资源短缺和成本上升等问题。因此，以湖北瓷器产业废水为原料制备PAC，并将其用于絮凝净化过程，成为了一种极具潜力的解决方案，既能解决环境污染问题，又能实现资源的循环利用。

二、湖北瓷器产业废水特性分析

（一）成分复杂性

湖北瓷器产业废水包含了多种成分，主要有黏土颗粒、釉料残留、金属氧化物以及少量的有机物等。其中，黏土颗粒细小且带有负电荷，在水中形成稳定的胶体体系；釉料中的硅酸盐、硼酸盐等物质增加了废水的化学需氧量（COD）；金属氧化物如铁、锰等则会使废水呈现特定的颜色，并可能对后续处理产生干扰。

（二）水质波动大

由于不同厂家的生产工艺、原料配方以及生产批次的差异，导致瓷器产业废水的水质呈现出较大的波动性。例如，在烧制过程中温度、时间的控制不同会影响釉料的挥发程度，进而改变废水中有机物的含量；而使用的黏土种类和比例的变化也会使悬浮物的含量有所差异。这种水质的不稳定性给废水的处理和利用带来了一定的挑战。

（三）高浊度与高色度

大量的悬浮固体使得废水具有较高的浊度，严重影响水的透明度；同时，某些颜料和着色剂的存在赋予了废水较高的色度，使其外观呈现出深黄、棕褐甚至黑色等颜色，这不仅美观性差，也表明其中含有复杂的有机和无机杂质。

三、基于湖北瓷器产业废水的聚合氯化铝生产工艺

（一）预处理阶段

1. 格栅过滤

首先采用粗格栅去除废水中的较大杂物，如碎瓷片、包装材料碎片等，防止其进入后续设备造成堵塞或损坏。接着使用细格栅进一步拦截较小的颗粒物，降低后续处理单元的负荷。

2. 调节池均质均量

设置调节池对废水进行收集和储存，通过搅拌装置使水质混合均匀，同时起到缓冲水量波动的作用，确保后续处理过程的稳定性。在调节池中还可以加入适量的酸碱调节剂，将废水的pH值调整至适宜的范围，一般为6 - 8，有利于后续反应的进行。

3. 混凝沉淀

向预处理后的废水中投加适量的混凝剂，如硫酸铝钾等，促使废水中的悬浮物和胶体物质聚集成较大的絮体，然后通过沉淀池进行固液分离。上清液进入下一工序，底部污泥则定期排出并进行妥善处置。这一步骤可以有效去除大部分的悬浮杂质，提高废水的澄清度。

（二）主反应阶段

1. 酸溶法合成

将经过预处理后的废水引入反应釜中，加入浓盐酸进行酸溶反应。在加热条件下，废水中的铝源物质（主要是含铝矿物成分）逐渐溶解生成氯化铝溶液。反应过程中需要严格控制温度、时间和酸料比等参数，以保证铝元素的充分浸出和反应的完全性。例如，温度通常控制在90 - 100℃，反应时间为2 - 3小时，酸料比根据废水的实际铝含量进行调整，一般为1:1.5 - 1:2（质量比）。

2. 聚合反应

在得到氯化铝溶液后，向其中加入一定量的氢氧化钠溶液作为引发剂，引发聚合反应。随着反应的进行，溶液中的铝离子逐渐水解并聚合形成具有长链结构的聚合氯化铝分子。在此过程中，要缓慢滴加氢氧化钠溶液，同时剧烈搅拌，以确保反应均匀进行。聚合反应的温度一般保持在60 - 70℃，pH值维持在3 - 4之间，反应时间为1 - 2小时。

（三）后处理阶段

1. 熟化陈化

聚合反应完成后得到的初级产品需要进行熟化陈化处理。将产物在常温下静置一段时间，通常为24 - 48小时，使产品的结构和性能更加稳定。在这个过程中，聚合氯化铝分子内部的结构调整达到最优状态，从而提高其絮凝效果和使用稳定性。

2. 干燥脱水

采用喷雾干燥或滚筒干燥等方式对熟化后的产品进行干燥脱水，得到固体粉末状的聚合氯化铝成品。喷雾干燥能够快速蒸发水分，所得产品质量好、粒度均匀；滚筒干燥则具有设备简单、操作方便等优点，可根据实际生产需求选择合适的干燥方法。

四、所制聚合氯化铝在絮凝净化中的应用研究

（一）实验材料与方法

1. 实验水样选取具有代表性的湖北某瓷器厂排放的综合废水作为原水样，测定其主要水质指标包括浊度、COD、SS（悬浮固体）、pH值等。同时配置不同浓度梯度的模拟水样用于对比实验。

2. 絮凝试验采用六联搅拌机进行烧杯试验，分别考察PAC投加量、搅拌强度、搅拌时间以及pH值等因素对絮凝效果的影响。以浊度去除率、COD去除率和絮体沉降性能作为评价指标，确定最佳的絮凝条件。

（二）结果与讨论

1. 投加量优化实验表明，随着PAC投加量的增加，浊度去除率逐渐提高，但当投加量超过一定值后，去除率的增长趋于平缓甚至有所下降。这是因为过量的PAC会导致胶体颗粒表面电荷反转，重新稳定分散于水中。通过实验确定了针对该瓷器废水的最佳PAC投加量为[X]mg/L，此时浊度去除率达到[Y]%，COD去除率为[Z]%。

2. 搅拌条件的影响适度的搅拌强度和时间有助于PAC与废水中的污染物充分接触反应，形成较大的絮体。实验发现，快速搅拌阶段的转速应控制在[A]r/min左右，持续[B]分钟；慢速搅拌阶段的转速为[C]r/min，时间为[D]分钟时，絮凝效果最佳。搅拌速度过快会打碎已形成的絮体，而过慢则不利于药剂的分散和混合。

3. pH值适应性研究所制得的PAC在不同pH值范围内的絮凝效果有所差异。在中性至弱碱性条件下（pH值为7 - 8），PAC表现出较好的絮凝性能，这可能是因为在此pH范围内，铝盐水解产物的种类和形态有利于吸附架桥作用的发生，从而促进絮体的长大和沉降。因此，在实际应用于瓷器产业废水处理时，无需额外调节废水的pH值即可获得良好的处理效果。

4. 与其他絮凝剂对比将自制的PAC与传统常用的无机絮凝剂如硫酸铝、氯化铁以及有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）进行对比实验。结果显示，自制PAC在相同投加量下对浊度、COD和SS的去除效果均优于其他絮凝剂，且形成的絮体更大、更密实，沉降速度更快。此外，自制PAC的成本相对较低，具有更好的性价比优势。

五、环境效益与经济效益分析

（一）环境效益

1. 减少污染物排放以湖北瓷器产业废水为原料生产PAC并用于絮凝净化，大大减少了废水中悬浮物、胶体物质和重金属离子等污染物的排放总量。经处理后的出水水质明显改善，达到或优于相关排放标准，有效保护了受纳水体的环境质量，降低了对生态系统的危害。

2. 资源回收利用该工艺实现了瓷器产业废水中有价成分铝的资源化回收利用，变废为宝，减少了对天然矿产资源的依赖，符合可持续发展的理念。同时，也为企业节约了原材料成本，提高了资源利用效率。

（二）经济效益

1. 降低成本与传统生产工艺相比，利用瓷器产业废水生产PAC可节省大量的原材料采购费用。此外，由于自制PAC在絮凝净化过程中表现出色，减少了药剂的使用量和污泥的产生量，降低了后续污泥处理的成本。综合计算表明，采用此技术可使企业的污水处理总成本降低约[具体百分比]%。

2. 创造附加值生产的PAC产品不仅可以满足自身企业的污水处理需求，还可以作为商品出售给其他有需求的企业或污水处理厂，为企业带来额外的经济收入。这有助于提高企业的市场竞争力和盈利能力，促进企业的可持续发展。

六、结论与展望

（一）结论

本研究成功地以湖北瓷器产业废水为原料制备出了高质量的聚合氯化铝产品，并将其应用于絮凝净化过程。通过对生产工艺的优化和絮凝条件的探索，确定了最佳的制备和应用参数。实验结果表明，所制得的PAC具有良好的絮凝性能，能够有效去除瓷器产业废水中的污染物，降低出水浊度、COD和SS等指标。同时，该技术实现了废弃物的资源化利用，具有显著的环境效益和经济效益。

（二）展望

未来，可以进一步深入研究如何提高从瓷器产业废水中提取铝的效率和纯度，降低生产成本；探索更加环保、高效的生产工艺和设备；加强对PAC产品质量稳定性的控制和管理；拓展其在更多领域的应用范围。此外，还可以结合其他先进技术如膜分离、生物处理等，构建组合工艺，实现对瓷器产业废水的深度处理和零排放目标，推动整个行业的绿色发展和转型升级。