熊建英¹，楊海真¹，王闖¹，顧國維¹，邵志剛²
(1.同濟大學?環(huán)境科學與工程學院，上海?200092；2.上海城市排水有限公司，上海 200070）

　　 摘要：以鐵鹽為絮凝劑，對上海合流一期污水處理進行了試驗研究，結(jié)果表明：當鐵鹽投加量為20 mg/L(以Fe³⁺)時，COD、BOD₅的去除率分別達48%、62%，TP去除率為74%～86%，SS去除率為70%左右，鐵鹽實際投加量與理論需求量的摩爾比為4.8。當鐵鹽與高分子助凝劑復(fù)配使用時，鐵鹽的投加量可相應(yīng)減少。?
　　關(guān)鍵詞：強化一級處理； 鐵鹽； 混凝；沉淀?
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2000)06-0017-03

Study on Treatment of Shanghai First Phase Combined Wastewater? with Iron Salt<
XIONG Jian?ying¹， YANG Hai?zhen¹， WANG Chuang¹，GU Guo?wei?1，SHAO Zhi?gang²
(1.School of?Environ.?Sci.and Eng., Tongji Univ.,Shanghai 200092,??China;?2.Shanghai?Munic.Sewage Co.Ltd.,Shanghai 200070,China)

　　Abstract： A study on treatment of Shanghai first phase combined wastewater with iron salt was carried out. The results showed that when dosage of metal ion Fe³⁺?was 20 mg/L, the removal of COD was 48%,BOD₅ was 62%, total phosphorus was 74%～86% and?SS was about 70%. The molar ratio of practical dosage to theoretical demand was 4.8. The dosage of iron salt could be reduced with the aid of polymer.
　　Keywords:enhanced primary treatment;iron salt;coagulation;sedimentation

　　上海市污水治理設(shè)施主要由外排系統(tǒng)和就地分散系統(tǒng)兩部分組成，其中主體是外排系統(tǒng)的六線六廠，即：石洞口排放系統(tǒng)(包括污水廠，以下同)、竹園第一污水排放系統(tǒng)、竹園第二污水排放系統(tǒng)、白龍港污水排放系統(tǒng)、新和污水排放系統(tǒng)、中港污水排放系統(tǒng)。六大排放系統(tǒng)的污水總量為720×10⁴ m³/d(不含滲入量)，排放口都集中在長江口和杭州灣，主要是利用大水體的稀釋凈化作用來處理排放污水。1995年上海環(huán)境科學保護研究院發(fā)布的環(huán)境影響評價報告指出：長江口外的水域時有赤潮發(fā)生。為此，污水在排海前應(yīng)進行一定程度的特別是除磷處理。
　　強化一級處理技術(shù)中的物化法能有效地去除污水中的部分懸浮態(tài)和膠態(tài)固體物，另外它還能高效除磷，但對氨氮或凱氮基本沒有去除作用。污水處理的混凝過程不像給水處理那樣已有較成熟的理論，由于污水中的雜質(zhì)與給水處理的水源水質(zhì)絕然不同，因此混凝機理與給水處理亦是不同的。從理論上分析，物化法處理污水是通過金屬離子與磷酸根離子結(jié)合產(chǎn)生磷酸鹽沉淀物，多余的金屬鹽水解出一系列陽離子中和膠體顆粒表面所帶的負電荷，并奪走膠體周圍的水分子，使膠粒失去原來的穩(wěn)定性而發(fā)生凝聚，形成較大的礬花經(jīng)沉淀去除。 ?

　　1 燒杯試驗

　　取格柵后的合流一期污水100 L在試驗室進行批量試驗，污水各項水質(zhì)指標如表1。

　　試驗在1 L的燒杯中進行，采用批量自動攪拌機攪拌，混合時快速攪拌1 min，反應(yīng)時緩慢攪拌15 min，靜止沉淀30 min后取上清液測試分析。投加的鐵鹽有三氯化鐵和聚硫酸鐵，另外還進行了鐵鹽與高分子(聚丙烯酰胺)助凝劑的復(fù)配試驗，高分子助凝劑的分子量為(1300～1500)×10⁴u。
　　1.1 三氯化鐵燒杯試驗
　　選用純度為98%的粉末狀無水三氯化鐵配成1%(質(zhì)量百分比)的溶液，三氯化鐵投量分別為15、30、50 mg/L，從化學除磷方面考慮，藥劑的實際投加量與理論需求量摩爾比為1.1、2.2、3.6，燒杯試驗結(jié)果如表2。

　　由表2可知，隨著FeCl₃單獨投量的增加，COD、TP、SS的去除率均有所提高。當FeCl₃與高分子助凝劑復(fù)配使用時，對應(yīng)投藥量的出水水質(zhì)比不加高分子的好，如FeCl₃投加30 mg/L時， 雖出水COD變化不大，但TP、SS分別提高到84.5%、79%；又如FeCl₃投加50 mg/L時，COD去除率提高5%，TP去除率提高3%，SS去除率提高了13%。
　　1.2 聚硫酸鐵燒杯試驗
　　試驗選用的聚硫酸鐵為液態(tài)，體積質(zhì)量為1.4 g/cm³，有效成分分子式為Fe5(SO₄)_7.5-0.5X?(OH)_X·H₂SO₄，F(xiàn)e³⁺質(zhì)量百分比為11%。為量取準確，試驗時將其稀釋成0.2%(Fe³⁺質(zhì)量百分比)溶液。為對比聚硫酸鐵和三氯化鐵的處理效果，聚硫酸鐵的實際投加量與理論需求量之摩爾比也取1.1、2.2、3.6，相應(yīng)的Fe³⁺投加量為5.2、10.4、7.2mg/L。聚硫酸鐵的燒杯試驗結(jié)果如表3。?

　　由表3可知，隨著聚硫酸鐵投量的增加，COD、TP、SS的去除率有所提高；聚硫酸鐵與高分子助凝劑復(fù)配使用和單獨投加在所對應(yīng)投藥量下，COD去除率提高了4%～7%，TP、SS的去除率變化不大。
　　1.3 分析與討論
　　單獨投加鐵鹽時，在對應(yīng)摩爾比條件下，聚鐵對SS的去除效果比FeCl₃要好，這是因聚硫酸鐵本身作為一種高分子聚合物，提供了吸附架橋的載體，使污水中的懸浮固體被吸附凝聚。當與高分子復(fù)配使用時，兩者對SS的去除效果卻比較接近。
　　據(jù)文獻報導(dǎo)，化學法對有機污染物的去除一般在50%～70%，而本小試中，F(xiàn)e³⁺投量達17.2 mg/L時，有機污染物的去除也只有43%左右，與文獻報導(dǎo)相差甚遠。究其原因則與污水水質(zhì)有關(guān)，原水溶解性COD就有68 mg/L，占COD總量的56%，而化學法對溶解性COD的去除是十分有限的。因此，小試中當COD的去除率為40%左右時，就可認為效果比較好。
　　從小試結(jié)果還可以看到：化學法對氨氮幾乎沒什么去除，對TKN的去除為10%左右，被去除的這部分TKN是附著在懸浮固體上的有機氮，它是隨SS而被去除的。

　 2 中試

　　學法中試在上海合流污水治理一期工程預(yù)處理廠進行，工藝流程如圖1所示。

　　2.1試驗工況
　　中試投加的鐵鹽仍為FeCl³和聚硫酸鐵，另外還進行了FeCl³和高分子助凝劑的復(fù)配試驗，試驗工況如表4。

　　2.2試驗結(jié)果
　　中試是連續(xù)流運行，每天都進行水質(zhì)分析，水樣每2h取一次，每天取12次，然后將其混合再進行測試。每個工況多則運行14 d，少則2d，對多天的測試結(jié)果取平均值得到各工況運行條件下的中試結(jié)果如表5。

　　由工況1～5試驗結(jié)果可知，隨著鐵鹽投量的增加，有機污染物、TP的去除率逐漸提高。當Fe³⁺投量為20 mg/L時，聚鐵對有機污染物的去除效果與FeCl₃接近，對TP的去除率比FeCl₃要高12%。Fe³⁺投量由20mg/L增至34 mg/L時，對FeCl₃而言，TP去除率提高了13%，COD、BOD₅的去除率提高不大；對聚鐵而言，COD去除率提高了8%，TP去除率提高不大。另外，工況3的固體懸浮物去除效果不如工況1和2，工況5固體懸浮物的去除效果不如工況4，這是因為工況3和5的混凝劑投加過量(實際投藥量與理論需求量之摩爾比約為12)，使得礬花顆粒異常大，但不密實，不易沉淀，從而造成出水SS上升。
　　由工況6、7試驗結(jié)果可知，當FeCl₃與高分子助凝劑復(fù)配使用時，F(xiàn)eCl₃的投量為30mg/L便可達到單獨投加量為60 mg/L時的除磷效果，說明投加助凝劑后，可大大減少混凝劑的用量。當FeCl₃投量由30 mg/L增至45 mg/L時，TP的去除率基本不變，COD、BOD₅、SS的去除率有所提高，但總的說來，工況6、7的COD、BOD₅、SS去除率明顯低于工況2，這是因為工況6、7是在冬季運行的，水溫只有10℃左右，混凝劑在低溫下不易發(fā)生水解，從而發(fā)揮不出水解產(chǎn)物的凝聚作用。再者，低溫時污水粘度增大，使礬花形成困難，從而造成COD、SS去除率偏低。FeCl₃與高分子助凝劑復(fù)配使用對COD、SS的去除效果還需通過夏季中試進一步確定。
　　采用化學沉淀法處理污水，投藥量大小涉及藥劑費用問題，因此需要在保證去除率條件下選擇最佳投藥量。采用鐵鹽處理上海合流一期污水的最佳投藥量為20 mg/L(Fe³⁺)，在此投藥量條件下，COD、BOD₅的去除率分別達48%、62%，TP的去除率為74%～86%，SS去除率為70%。當鐵鹽與高分子助凝劑復(fù)配使用時，對除磷來說，混凝劑投量可相應(yīng)減少一半，但對有機污染物和懸浮固體的去除來說，鐵鹽與高分子助凝劑復(fù)配使用的處理效果還需通過中試進一步確定。

　　3 結(jié)論

　　中試的試驗結(jié)果表明：?
　　① 采用鐵鹽處理上海合流一期污水，當Fe³⁺投加量為20 mg/L時，COD的去除率達48%，BOD₅的去除率可達62%，TP的去除率達74%～86%，SS的去除率達70%。
　　② Fe³⁺投量為20 mg/L時，聚鐵對TP的去除效果優(yōu)于FeCl₃，對COD、SS的去除效果與FeCl₃接近。?
　　③ 當FeCl₃與高分子助凝劑復(fù)配使用時，可大大減少混凝劑的投量，30 mg/L的FeCl₃與高分子助凝劑復(fù)配使用時和單獨投加60 mg/L的FeCl₃，其除磷效果相當。?

作者簡介： 熊建英(1970- )，女，上海市政工程設(shè)計研究院工程師，碩士。
電話： (021)63217489×5302
收稿日期：1999-12-28