姜應(yīng)和， 李玲玲?
（武漢工業(yè)大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院, 湖北 武漢 430070）

　　摘 要：混凝法可以強(qiáng)化城市污水廠的一級(jí)處理，對(duì)于武漢市水質(zhì)凈化廠而言，混凝劑聚合氯化鋁的投加量指標(biāo)為0.272 mg/mg_膠體COD。該方法與常規(guī)城市污水二級(jí)處理法相比，運(yùn)行費(fèi)用低，并可達(dá)到較好的去除有機(jī)污染物的效果。
　　關(guān)鍵詞： 城市污水； 一級(jí)處理； 混凝； 強(qiáng)化
　　中圖分類號(hào)： X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
　　文章編號(hào)： 1000-4602(2000)03-0012-04

Enhancement of the Primary Treatment in Municipal WWTP by Coagulation
JIANG Ying?he, LI Ling?ling?
(School of Civil Eng. and Architec., Wuhan Univ. of Tech. , Wuhan 430070,China)

　　Abstract： The primary treatment in a municipal wastewater treatment plant ca n be enhanced with coagulation. The dosage of polyaluminum chloride was 0.272 mg /mg colloidal COD for the wastewater from Wuhan WWTP. This process was proved to be effective for organic pollutant removal and its operation cost is less than that of conventional secondary treatment process.
　　keywords: municipal wastewater; primary treatment; coagulation; enhancement

　　為了本緩解資金不足與環(huán)境污染的矛盾，在目前興建或擬建的污水 處理廠中，往往采用先建一級(jí)處理，以后再逐步完善二級(jí)處理的策略。但以沉淀為主的一級(jí)處理對(duì)有機(jī)物的去除率較低(BOD₅去除率僅為20%～30%左右)，難以有效地控制水環(huán)境污染，為了提高其去除率，必須加以強(qiáng)化處理。此外，從我國已建成的二級(jí)生物處理污水廠來看，由于第二級(jí)生物處理單元能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，在目前資金缺乏的情況下，相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠經(jīng)常處于停止運(yùn)轉(zhuǎn)或半運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)際處理深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使已投入的大量資金沒有 充分發(fā)揮其環(huán)境效益，因此在二級(jí)生物處理污水廠中，也可以通過強(qiáng)化一級(jí)處理的方法來減輕二級(jí)處理的負(fù)荷。正因?yàn)槿绱?，近年來城市污水?qiáng)化一級(jí)處理技術(shù)已逐漸引起國內(nèi)外水處 理工程界的重視，成為新的研究熱點(diǎn)^［1］。?
　　在本項(xiàng)研究中，主要對(duì)混凝法強(qiáng)化城市污水一級(jí)處理技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)探討。混凝法目前主要 應(yīng)用于給水處理和部分工業(yè)廢水處理。在城市污水處理中，由于需要向廢水中投加大量的混凝劑，導(dǎo)致污水處理成本較高；另外污水水質(zhì)常常急劇變化，致使混凝劑的投加量難以控制 ，從而限制了混凝法在城市污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用，一般僅應(yīng)用于城市污水的深度處理中。近年來，隨著化工工業(yè)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型、高效、廉價(jià)的混凝劑；并且工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在給排水領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，可以按水質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)投加混凝劑，因而混凝法與污水生 物處理法相比越來越具有競(jìng)爭(zhēng)能力。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 主要材料
　　 本試驗(yàn)研究為小試規(guī)模。試驗(yàn)污水取自武漢市水質(zhì)凈化廠初沉池進(jìn)水口；混凝劑采用聚合氯化鋁。
1.2 主要分析測(cè)試項(xiàng)目及方法
　　COD：重鉻酸鉀法； BOD₅：稀釋倍數(shù)法。?

2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除的影響

　　 向5個(gè)燒杯中分別注入0.8 L污水，并加入聚合鋁（其投加量為15 mg/L），反應(yīng)時(shí)間分別取5、10、15、20、30min；靜止沉淀30 min后取其上清液測(cè)定COD值，并計(jì)算污水中COD去除率 。COD去除率隨反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系見圖1。

　　 在試驗(yàn)過程中觀察到：向污水中投加聚合鋁后，生成絮體較快，大約在5min左右大部分絮體已生成。從圖1可知，在反應(yīng)時(shí)間為5～30min范圍內(nèi)，COD去除率在63%～74%之間，有機(jī)物去除率相差不大，在15min左右反應(yīng)已基本完成，故最佳反應(yīng)時(shí)間宜取為15min。?

3 污水濃度、混凝劑量對(duì)COD去除的影響

3.1 試驗(yàn)方法
　　試驗(yàn)方法同上，只不過反應(yīng)時(shí)間均為15min，原水COD值不同且聚合鋁的投加量不同。
3.2 試驗(yàn)結(jié)果
　　 對(duì)不同濃度污水（見表1）進(jìn)行了混凝沉淀試驗(yàn)，所得結(jié)果見圖2。

表1　試驗(yàn)污水COD值

mg/L 污水樣 A B C D E COD值 74.37 103.05 116.28 122.04 161.41

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
　?、?從圖2可知，隨著聚合鋁投加量的增大，COD去除率也隨之增加，并且當(dāng)投加量低于15mg/L時(shí)，COD去除率增長(zhǎng)較快。同時(shí)，在達(dá)到同等去除率的情況下，對(duì)于不同濃度的原水，由于其所含膠體有機(jī)物的量不同，因而所需聚合鋁的投加量也不同。在COD去除率相同的情況下，根據(jù)圖2，可圖解原水COD濃度不同時(shí)相應(yīng)的聚合鋁投加量，所得結(jié)果見表2。

表2 對(duì)于濃度不同的污水的COD去除率相同時(shí)聚合鋁的投加量 去除率（%） 污水濃度類別 A B C D E 聚合鋁投量（mg/L) 45 　 6 7.8 6 3 50 4 7 8.8 7.8 5 55 5.6 8.2 9.8 10 9.4 60 7 9.8 10.8 14 13 65 8.5 11.2 12 　 15 70 　 13 13.2 　 　

　?、?污水中的有機(jī)污染物按其物理形態(tài)，可分為懸浮性、膠體性和溶解性三類。在混凝劑投加量不大的情況下，通過混凝作用主要可去除污水中難以沉淀的細(xì)小懸浮性有機(jī)物及膠體性有機(jī)物。雖然分子量較大的溶解性有機(jī)物分子尺寸較大，具有一定的膠體特性，可通過混凝法得到部分去除，但在混凝劑投加量不大時(shí)，能去除的這部分有機(jī)物所占的比例有限，可忽略不計(jì)。因此，混凝法所去除的有機(jī)物總量近似為所有易沉淀的懸浮性有機(jī)物與通過混凝作用所去除的細(xì)小懸浮性及膠體性有機(jī)物的總和。若已知污水中可沉淀的懸浮性有機(jī)物的量，即可推算得到去除1mg細(xì)小懸浮性及膠體性有機(jī)物所需混凝劑投加量（所去除的主要為膠體狀COD，故以下均以膠體狀COD來表示）。如原污水COD值為103.05mg/L時(shí)，經(jīng)測(cè)定其中易沉淀懸浮性COD占23%，則對(duì)該污水而言，去除1mg膠體狀COD所需混凝劑投加量為0.257mg，詳細(xì)計(jì)算過程參見表3。

表3 去除單位數(shù)量的膠體狀COD所需聚合鋁量分析表 總COD去除率（%） 45 50 55 60 65 COD_膠體 去除率（%） 22 27 32 37 42 COD_膠體去除量（mg/L) 22.67 27.82 33 38.12 43.28 聚合鋁投加量C（mg/mg_膠體COD） 6 7 8.2 9.8 11.2 平均投藥量C（mg/mg_膠體COD） 0.265 0.252 0.248 0.257 0.259 C的平均值（mg/mg_膠體COD） 0.257 注 原水COD為103.05mg/L,其中懸浮性COD為23%，聚合鋁投加量參見表2。

　　③ 對(duì)原水COD值為74.37、116.28、122.04、161.41 mg/L的污水而言（經(jīng)測(cè)定其中易沉淀懸浮性有機(jī)物所占比例分別為21%、28%、30%、32%），參照表3的計(jì)算方法，經(jīng)計(jì)算得到平均去除1mg膠體狀COD所需混凝劑的投加量分別為0.240、0. 275、0.340和0.250mg，取其平均值為0.272mg/mg_膠體COD。故對(duì)武漢市水質(zhì)凈化廠而言，混凝劑的投量指標(biāo)可定為0.272 mg/mg_膠體COD。

4 聚合鋁投加量的確定

　　聚合鋁的投加量應(yīng)根據(jù)污水的進(jìn)水水質(zhì)以及所要達(dá)到的處理程度來確定。參照上述試驗(yàn)分析結(jié)果，可推算不同濃度的污水其相應(yīng)的聚合鋁投加量，所得結(jié)果見表4。從表4中的分析結(jié)果可看出，當(dāng)進(jìn)水BOD₅值低于100mg/L時(shí)，經(jīng)過混凝一級(jí)強(qiáng)化處理后，出水即可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）中規(guī)定的一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) 。當(dāng)進(jìn)水BOD₅值在100～150mg/L之間時(shí)，經(jīng)過混凝處理后，出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需在一級(jí)強(qiáng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行二級(jí)處理。

表4 聚合鋁投加量的確定 進(jìn)水BOD₅值（mg/L) 60 80 100 120 150 進(jìn)水COD值（mg/L) 86 140 195 250 330 強(qiáng)化一級(jí)處理COD去除率（%） 65 65 65 50-65 50-65 強(qiáng)化一級(jí)處理出水COD值（mg/L) 30 49 68 87-125 115-165 相應(yīng)出水BOD₅值（mg/L) 18.7 24.0 29.0 35-45 42-56 去除膠體狀COD值（mg/L) 28 46 64 42-82 56-109 聚合鋁投加量（mg/L) 8 13 18 11-22 15-30

注 （1）表中COD與BOD₅的相關(guān)關(guān)系是根據(jù)試驗(yàn)中對(duì)武漢市水質(zhì)凈化廠進(jìn)水以及出水所測(cè)得的若干COD及其BOD5值采用回歸分析求得，其相關(guān)關(guān)系分別如下：
進(jìn)水：BOD₅=0.3672×COD+28.233 R=0.8083 出水：BOD₅=0.2803×COD+10.27 R=0.8083
（2）污水中懸浮狀，膠體狀以及溶解狀有機(jī)物分別按各1/3計(jì)。
（3）對(duì)于進(jìn)水濃度較高的污水，經(jīng)過一級(jí)強(qiáng)化處理后，往往還需進(jìn)行二級(jí)處理。如果二級(jí)處理采用活性污泥法，為保證活性污泥的正常生長(zhǎng)，其進(jìn)水濃度不能過低，因此一級(jí)強(qiáng)化處理COD去除率不能過高，故表中帶*者COD去除率按50%～65%。
（4）表中聚合鋁的投加量按每去除1mg膠體狀COD需消耗0.272mg聚合鋁計(jì)算。

4 運(yùn)行費(fèi)用分析

　　以武漢市水質(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)（BOD₅值為150mg/L）和目前實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)（BOD₅值為50～80mg/L）為例，分別計(jì)算各自采用強(qiáng)化一級(jí)處理工藝流程時(shí)所需運(yùn)行費(fèi)用，并與分別采用該廠現(xiàn)有工藝流程進(jìn)行比較。所得分析結(jié)果見表5。

表5 經(jīng)濟(jì)分析比較 進(jìn)水BOD5值（mg/L) 工藝流程 聚合鋁投加量（mg/L) 運(yùn)行費(fèi)用（萬元/年） 80 原有工藝流程 　 230.21 混凝強(qiáng)化一級(jí)處理 15* 53.90 150 原有工藝流程 　 399.25 混凝強(qiáng)化一級(jí)處理+活性污泥法 15 283.27

注?。?）武漢市水質(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)模為50000m3/d，現(xiàn)采用常規(guī)活性污泥法處理工藝。
　?。?）表中運(yùn)行費(fèi)用僅考慮沉砂池后的污水處理部分所需電費(fèi)及藥劑費(fèi)。
　?。?）根據(jù)表4，當(dāng)進(jìn)水BOD5值為80mg/L，且COD去除率為65%時(shí)，聚合鋁投加量為13mg/L。*表示為確保對(duì)污水中有機(jī)的去除率，聚合鋁投加量取為15mg/L。

5 結(jié)論

　?、?當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度較低時(shí)，采用混凝法強(qiáng)化城市污水一級(jí)處理，可使出水滿足一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)活性污泥法處理工藝的23%左右。對(duì)我國許多南方城市而言，其城市污水的實(shí)際進(jìn)水濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，宜采用該工藝。
　?、?當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度較高時(shí)，僅采用混凝法強(qiáng)化城市污水一級(jí)處理，出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。采用混凝強(qiáng)化一級(jí)處理+活性污泥法，可確保出水達(dá)標(biāo)，且運(yùn)行費(fèi)用僅為原有工藝的70%左右。?
　　③ 采用混凝法處理城市污水，有機(jī)物去除率與有機(jī)污染物的物理形態(tài)組成密切相關(guān)。污水中溶解性COD比例越小，可達(dá)到的COD去除率越高。若污水水質(zhì)與武漢市水質(zhì)凈化廠的進(jìn)水相似，反應(yīng)時(shí)間宜取15min，聚合鋁投加量指標(biāo)為0.272mg/mg_膠體COD。該小 試結(jié)果可為后續(xù)的中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：
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［2］ 邵林廣.南方城市污水處理廠實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值的原因及其對(duì)策［J］.給水排水，1999，25（2）. ?

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作者簡(jiǎn)介： 姜應(yīng)和(1963- )， 男， 江蘇人， 武漢工業(yè)大學(xué)教授，碩士， 主要從事水污染控制方面的研究。
電　　話：(027)87651786(O) 87651112(H)?
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收稿日期：1999-11-16