姜應和， 李玲玲?
（武漢工業(yè)大學 土木工程與建筑學院, 湖北 武漢 430070）

　　摘 要：混凝法可以強化城市污水廠的一級處理，對于武漢市水質凈化廠而言，混凝劑聚合氯化鋁的投加量指標為0.272 mg/mg_膠體COD。該方法與常規(guī)城市污水二級處理法相比，運行費用低，并可達到較好的去除有機污染物的效果。
　　關鍵詞： 城市污水； 一級處理； 混凝； 強化
　　中圖分類號： X505
　　文獻標識碼： A
　　文章編號： 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，往往采用先建一級處理，以后再逐步完善二級處理的策略。但以沉淀為主的一級處理對有機物的去除率較低(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，必須加以強化處理。此外，從我國已建成的二級生物處理污水廠來看，由于第二級生物處理單元能耗大，運行費用高，在目前資金缺乏的情況下，相當數量的污水處理廠經常處于停止運轉或半運轉狀態(tài)，實際處理深度達不到設計要求，使已投入的大量資金沒有 充分發(fā)揮其環(huán)境效益，因此在二級生物處理污水廠中，也可以通過強化一級處理的方法來減輕二級處理的負荷。正因為如此，近年來城市污水強化一級處理技術已逐漸引起國內外水處 理工程界的重視，成為新的研究熱點^［1］。?
　　在本項研究中，主要對混凝法強化城市污水一級處理技術進行了試驗探討。混凝法目前主要 應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，導致污水處理成本較高；另外污水水質常常急劇變化，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域中的應用，一般僅應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，出現了許多新型、高效、廉價的混凝劑；并且工業(yè)自動化技術在給排水領域的應用越來越廣，可以按水質指標自動投加混凝劑，因而混凝法與污水生 物處理法相比越來越具有競爭能力。

1 試驗材料與方法

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

2 反應時間對COD去除的影響

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

　　 在試驗過程中觀察到：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，在反應時間為5～30min范圍內，COD去除率在63%～74%之間，有機物去除率相差不大，在15min左右反應已基本完成，故最佳反應時間宜取為15min。?

3 污水濃度、混凝劑量對COD去除的影響

3.1 試驗方法
　　試驗方法同上，只不過反應時間均為15min，原水COD值不同且聚合鋁的投加量不同。
3.2 試驗結果
　　 對不同濃度污水（見表1）進行了混凝沉淀試驗，所得結果見圖2。

表1　試驗污水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 試驗結果分析
　　① 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，并且當投加量低于15mg/L時，COD去除率增長較快。同時，在達到同等去除率的情況下，對于不同濃度的原水，由于其所含膠體有機物的量不同，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，根據圖2，可圖解原水COD濃度不同時相應的聚合鋁投加量，所得結果見表2。

表2 對于濃度不同的污水的COD去除率相同時聚合鋁的投加量 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 　 　

　　② 污水中的有機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小懸浮性有機物及膠體性有機物。雖然分子量較大的溶解性有機物分子尺寸較大，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，能去除的這部分有機物所占的比例有限，可忽略不計。因此，混凝法所去除的有機物總量近似為所有易沉淀的懸浮性有機物與通過混凝作用所去除的細小懸浮性及膠體性有機物的總和。若已知污水中可沉淀的懸浮性有機物的量，即可推算得到去除1mg細小懸浮性及膠體性有機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，經測定其中易沉淀懸浮性COD占23%，則對該污水而言，去除1mg膠體狀COD所需混凝劑投加量為0.257mg，詳細計算過程參見表3。

表3 去除單位數量的膠體狀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 對原水COD值為74.37、116.28、122.04、161.41 mg/L的污水而言（經測定其中易沉淀懸浮性有機物所占比例分別為21%、28%、30%、32%），參照表3的計算方法，經計算得到平均去除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。故對武漢市水質凈化廠而言，混凝劑的投量指標可定為0.272 mg/mg_膠體COD。

4 聚合鋁投加量的確定

　　聚合鋁的投加量應根據污水的進水水質以及所要達到的處理程度來確定。參照上述試驗分析結果，可推算不同濃度的污水其相應的聚合鋁投加量，所得結果見表4。從表4中的分析結果可看出，當進水BOD₅值低于100mg/L時，經過混凝一級強化處理后，出水即可達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）中規(guī)定的一級或二級排放標準 。當進水BOD₅值在100～150mg/L之間時，經過混凝處理后，出水達不到排放標準，因此還需在一級強化的基礎上進一步進行二級處理。

表4 聚合鋁投加量的確定 進水BOD₅值（mg/L) 60 80 100 120 150 進水COD值（mg/L) 86 140 195 250 330 強化一級處理COD去除率（%） 65 65 65 50-65 50-65 強化一級處理出水COD值（mg/L) 30 49 68 87-125 115-165 相應出水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的相關關系是根據試驗中對武漢市水質凈化廠進水以及出水所測得的若干COD及其BOD5值采用回歸分析求得，其相關關系分別如下：
進水：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物分別按各1/3計。
（3）對于進水濃度較高的污水，經過一級強化處理后，往往還需進行二級處理。如果二級處理采用活性污泥法，為保證活性污泥的正常生長，其進水濃度不能過低，因此一級強化處理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聚合鋁計算。

4 運行費用分析

　　以武漢市水質凈化廠設計進水水質（BOD₅值為150mg/L）和目前實際進水水質（BOD₅值為50～80mg/L）為例，分別計算各自采用強化一級處理工藝流程時所需運行費用，并與分別采用該廠現有工藝流程進行比較。所得分析結果見表5。

表5 經濟分析比較 進水BOD5值（mg/L) 工藝流程 聚合鋁投加量（mg/L) 運行費用（萬元/年） 80 原有工藝流程 　 230.21 混凝強化一級處理 15* 53.90 150 原有工藝流程 　 399.25 混凝強化一級處理+活性污泥法 15 283.27

注　（1）武漢市水質凈化廠設計規(guī)模為50000m3/d，現采用常規(guī)活性污泥法處理工藝。
　　（2）表中運行費用僅考慮沉砂池后的污水處理部分所需電費及藥劑費。
　　（3）根據表4，當進水BOD5值為80mg/L，且COD去除率為65%時，聚合鋁投加量為13mg/L。*表示為確保對污水中有機的去除率，聚合鋁投加量取為15mg/L。

5 結論

　　① 當進水有機物濃度較低時，采用混凝法強化城市污水一級處理，可使出水滿足一級或二級排放標準，其運行費用僅為常規(guī)活性污泥法處理工藝的23%左右。對我國許多南方城市而言，其城市污水的實際進水濃度遠低于設計值，宜采用該工藝。
　　② 當進水有機物濃度較高時，僅采用混凝法強化城市污水一級處理，出水達不到排放標準。采用混凝強化一級處理+活性污泥法，可確保出水達標，且運行費用僅為原有工藝的70%左右。?
　　③ 采用混凝法處理城市污水，有機物去除率與有機污染物的物理形態(tài)組成密切相關。污水中溶解性COD比例越小，可達到的COD去除率越高。若污水水質與武漢市水質凈化廠的進水相似，反應時間宜取15min，聚合鋁投加量指標為0.272mg/mg_膠體COD。該小 試結果可為后續(xù)的中試和生產性試驗奠定基礎。

參考文獻：
［1］ 尤作亮等.城市污水強化一級處理的研究進展［J］.中國給水排水，1998，1 4（3）：28-31. ?
［2］ 邵林廣.南方城市污水處理廠實際運行水質遠小于設計值的原因及其對策［J］.給水排水，1999，25（2）. ?

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作者簡介： 姜應和(1963- )， 男， 江蘇人， 武漢工業(yè)大學教授，碩士， 主要從事水污染控制方面的研究。
電　　話：(027)87651786(O) 87651112(H)?
手　　機：(0)13707171883?
收稿日期：1999-11-16