莫真耀

（河池市國有資產(chǎn)投資經(jīng)營有限責(zé)任公司，廣西 河池 547000）

1 緒論

化學(xué)強化一級處理（Chemically Enhanced Primary Treatment，簡稱“CEPT”）是近年來開發(fā)的污水處理工藝。該工藝以低劑量的PAC與少量的陰離子聚合物聯(lián)合使用，能有效地處理污水，產(chǎn)生的污泥較少，污水通過一定的處理后可作為非飲用水。此工藝不僅在水資源保持方面能起較大的作用，并且還能提高COD、BOD、SS的去除率，經(jīng)過沉降去除大量的磷及寄生蟲，適合用于城市污水處理中。

1.1 化學(xué)強化一級處理的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.1 化學(xué)強化一級處理的機理

污水處理很大程度上是固液分離，因為污水中的大多數(shù)污染物是以顆粒物或膠體狀態(tài)存在的，或者處理過程中被轉(zhuǎn)化成為固體或膠體狀態(tài)。

1.1.2 強化一級處理的發(fā)展現(xiàn)狀

化學(xué)沉淀法是使用較早的污水處理方法，1870年在英國率先使用。19世紀末，化學(xué)沉淀法在英、美等國得到普遍的運用。瑞典、挪威、芬蘭等北歐國家的中小城鎮(zhèn)污水處理廠大部分采用化學(xué)法處理，投資和運行費用低。比如挪威現(xiàn)有的2/3的城鎮(zhèn)污水采用化學(xué)強化一級處理，其中，最大的污水處理廠（Oslo West）的處理能力為40×104m3/d，COD和總磷的去除率分別超過70%和90%.

1.1.3 化學(xué)強化一級處理的生產(chǎn)應(yīng)用狀況

目前，一些大中型污水處理廠及越來越多的小型污水處理廠采用化學(xué)方法處理城市污水，通過投加較大劑量的混凝劑來保證對磷的去除達到95%，基本上不用或很少用生物處理方法。Odegaard和Skrovseth[1]對挪威356家污水處理廠的運行結(jié)果調(diào)查表明，化學(xué)強化一級處理對污水中磷的去除效果好于生物處理法。采用化學(xué)強化一級處理的污水廠有90%的出水總磷含量小于1 mg/L，80%的出水總磷含量小于0.6 mg/L?；瘜W(xué)處理方法對COD和BOD的去除效果接近生物處理方法。表1為挪威356家污水處理廠對COD、BOD、TP和SS的平均去除率。

表1 挪威356家污水處理廠對COD、BOD、TP和SS的平均去除率

目前，我國開始研究沿江、海城市的污水化學(xué)強化一級處理及回流一部分污泥的強化一級處理[2]。沿江、海城市可以充分利用大水體自凈能力來處理排放污水，但為防止富營養(yǎng)化，必須嚴格控制出水磷的含量。

1.1.4 化學(xué)強化一級處理工藝的優(yōu)缺點

化學(xué)強化一級處理工藝的優(yōu)點如下：①CEPT能有效地去除懸浮及膠體類污染物和磷，并鈍化病原體，處理后的污水能用于農(nóng)田灌溉或直接排入江海。②CEPT能對現(xiàn)有的處理工藝進行改進，投資小，對污水的處理能力強，對水質(zhì)水量適應(yīng)性強。③CEPT是單位體積污水投資最小的工藝，并能保持后續(xù)處理工藝的處理效果，使得基建和運行費用都較少。④CEPT在生物處理之前進行預(yù)處理時，可根據(jù)后續(xù)生物處理的需要通過調(diào)整混凝劑的投加量來控制對污水中污染物的去除程度。⑤CEPT能去除難于用生化處理去除的有機物和重金屬，減輕二級處理的負荷，降低能耗。⑥CEPT是單位去除OCP（Oxygen Consunption Potential）最多的處理工藝。OCP包括兩部分，即一級氧消耗（BOD和氨氮的氧化所消耗的氧）、二級消耗（由氮和磷產(chǎn)生的藻類的降解所消耗的氧）。

該工藝也有其缺點，即由于混凝劑的加入將會增加初沉池的污泥量，污泥的處理處置成為該工藝的焦點。

1.2 研究的目的及意義

我國《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》建議非重點流域和非水源保護區(qū)的建制鎮(zhèn)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件和水污染控制要求，可先行一級強化處理，分期實現(xiàn)二級處理。一級強化處理是用較少的投資削減當(dāng)前嚴重的污染負荷，解決部分污染問題，待有能力時再續(xù)建二級處理，實現(xiàn)達標排放。這為我國開展一級強化處理工藝提供了政策依據(jù)，對全面實現(xiàn)我國水環(huán)境徹底改善的目標具有重大意義[3]。

本課題研究的目的：以城市污水為對象，通過絮凝沉淀方式強化一級處理過程，考察處理效果；分析污水中各污染物的變化規(guī)律，尋求最佳操作條件，為進一步研究及應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)和工藝參數(shù)。

1.3 研究內(nèi)容

在前期研究的基礎(chǔ)上調(diào)整靜態(tài)實驗的實驗條件及投藥量，重新確定最佳混凝條件和最佳混凝劑投量，使之更加接近實際操作過程。

2 實驗材料與方法

2.1 分析方法

2.1.1 化學(xué)強化一級處理實驗

進行靜態(tài)實驗，原水取自東莞市長安三洲污水處理廠，其中生活污水和工業(yè)廢水各占50%左右。水質(zhì)情況見表2.

表2 原水水質(zhì)情況

該實驗采用的是投加化學(xué)藥劑的強化一級處理工藝，即利用化學(xué)絮凝強化法原理與給水中的混凝沉淀原理，經(jīng)過投加絮凝劑，使微小的懸浮固體、膠體顆粒脫穩(wěn)，聚集形成較大的顆粒，進一步提高沉淀效率。

本實驗混凝劑選用目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的無機混凝劑聚合三氯化鋁（PAC）和有機絮凝陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）[4-5]，配制濃度分別為10 mg/mL和0.1 mg/mL。

為保證單一條件的比較試驗使用同一批次的原水，取1 000 mL水樣在六聯(lián)電動攪拌器攪拌30 s，同時投加PAC，持續(xù)攪拌10 min，放置30 min后從取樣口取樣，分別測定pH值、CODcr等指標。

考察復(fù)配作用時，攪拌30 s，投加PAC之后再投加PAM，持續(xù)攪拌10 min，放置30 min后取樣，分別測定pH值、CODcr等指標。

2.1.2 化學(xué)分析方法

本實驗監(jiān)測的水質(zhì)指標主要有懸浮固體（SS）、pH值、化學(xué)需氧量（CODcr）、五日生化需氧量（BOD5）、總磷（TP）。分析方法如下：pH值，pH計直接測定；懸浮固體，采用重量法；化學(xué)需氧量，采用重鉻酸鉀法[6]（GB 11914—89）；五日生化需氧量，采用密封瓶試驗法[6]；總磷，采用鉬酸銨分光光度法[6]（GB 11893—89）；總氮，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法[7]（GB 11894—89）。

2.2 分析儀器及設(shè)備

分析儀器及設(shè)備如下：紫外分光光度法所采用的儀器為日本島津公司的UV2000，電導(dǎo)率測定儀，BOD5恒溫培養(yǎng)箱，BOD培養(yǎng)瓶，高壓消解鍋，電子天平，pH計，DC-506型實驗攪拌機。

絮凝實驗：六聯(lián)電動攪拌器。

脫水實驗：真空泵、布漏斗及濾瓶。

其他使用頻率比較高的設(shè)備：COD加熱回流裝置、消解鍋。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 單獨投加PAC時

對原水混凝，靜置沉淀后在液面下2 cm處取上清液，測得CODcr隨投藥量大小的變化如下：在只投加PAC的情況下，最佳PAC投加量為90～100 mg/L，COD去除率隨著PAC投加量的增加呈逐漸上升趨勢；PAC投加量大于100 mg/L后，隨著投藥量的增加，COD去除率不發(fā)生明顯的變化；當(dāng)PAC的投藥量大于110 mg/L時，COD去除率有所下降，這可能是因為鋁鹽水解過程中鋁離子混凝作用方式由最佳卷掃區(qū)過渡到卷掃區(qū)的過程，由于鋁鹽性能的變化，相應(yīng)的COD去除率也有所變化。

3.2 PAC與PAM復(fù)配使用時

不同投藥量下，COD去除率效果變化如下：根據(jù)實驗過程中的觀察和結(jié)果分析可知，PAC與PAM復(fù)配使用時，礬花形成更迅速，而且形成的礬花比較密實，沉降性更好。從實驗過程中可看出，當(dāng)PAC投加量為90～100 mg/L、PAM投加量為0.8 mg/L左右時，COD去除率可達到79%，出水效果最佳。可見，適當(dāng)?shù)赝都右欢康腜AM可以提高COD去除率，但當(dāng)水中的PAM濃度過大時，助凝效果變差，COD去除率有所下降。

靜態(tài)實驗結(jié)果表明，無機混凝劑PAC對城市污水有明顯的強化處理效果，可大幅度提高懸浮物的去除率[8]。單獨加PAC時，增加藥劑投加量可以使去除率明顯提高，去除率可達79%以上，但是投加量較大時，污泥產(chǎn)量也大，考慮經(jīng)濟因素，不宜單獨使用。復(fù)配使用PAC與PAM時可以大大減少投藥量，COD去除率與單獨投加PAC相比有明顯提高，COD去除率可達79%以上。而且在相同的去除率下，PAC的投量顯著降低，降低了成本，同時，投加適量的PAM可以有效增大生成礬花的顆粒，并在一定程度上提高礬花密實度和沉淀性能，進一步提高出水水質(zhì)。

4 結(jié)論

本實驗是以東莞市長安三洲污水處理廠原水作為研究對象，通過靜態(tài)實驗分析化學(xué)強化一級處理工藝處理城市污水的效果，得出如下結(jié)論：①混凝沉淀的最佳操作條件為PAC投加量90～100 mg/L，PAM投加量0.8 mg/L；②化學(xué)強化一級處理工藝對城市污水中的污染物有明顯的去除效果，在最佳操作條件下COD去除率可達79%以上；③實驗研究表明，化學(xué)強化一級處理工藝主要去除的是污水中的懸浮性和膠粒性污染物。