摘要：本文介紹了上海白龍港城市污水處理廠所進(jìn)行的一級強(qiáng)化處理工藝和高效沉淀池的處理能力的試驗 研究 ，通過近一年的穩(wěn)定運行表明，相對初沉池，一級強(qiáng)化處理工藝具有較好的去除效果，其中進(jìn)行化學(xué)一級強(qiáng)化處理對CODcr、SS、P等污染因子的平均去除率可達(dá)67%、85%、83%;高效沉淀池表面負(fù)荷為常規(guī)初次沉淀池的10倍左右，其處理效果與混凝劑和助凝劑的種類、投加量密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：一級強(qiáng)化處理 污水處理 高效沉淀池

1、概述

由于 經(jīng)濟(jì) 的 發(fā)展 ，很多城市水環(huán)境的有機(jī)污染不僅沒有得到控制，還有惡化趨勢。解決城市污水處理 問題 的根本途徑是對污水進(jìn)行二級脫氮除磷處理，但二級生物處理的污水處理廠由于能耗大，運行費用高，建成后，由于運行費用等因素沒能正常運行，使實際處理能力低于設(shè)計能力，加劇了水體的污染程度。

污水一級強(qiáng)化處理工藝的研究，首先控制磷的排放，同時達(dá)到大幅度削減有機(jī)污染物總量的目的。本研究的目的是結(jié)合上海白龍港城市污水處理廠確定的出水水質(zhì)目標(biāo)，對一級強(qiáng)化工藝開展綜合研究，對高效沉淀池 應(yīng)用 于城市污水一級強(qiáng)化處理進(jìn)行較為系統(tǒng)的試驗研究，取得一級強(qiáng)化工藝的處理效果和運行參數(shù)。

2、一級強(qiáng)化處理工藝的研究

2.1一級強(qiáng)化處理工藝

一級強(qiáng)化處理工藝有多種形式，根據(jù)國內(nèi)外發(fā)展情況，采用較多的有化學(xué)法一級強(qiáng)化處理、生物絮凝吸附一級強(qiáng)化處理和厭氧處理等;

化學(xué)加強(qiáng)一級處理的基本原理是在污水中投加混凝劑，通過絮凝沉淀的 方法 去除污水中懸浮物質(zhì)及膠體物質(zhì)，從而達(dá)到對污水中有機(jī)物及磷的去除目的;

生物絮凝一級強(qiáng)化處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質(zhì)，同時伴有少量的生物氧化，其去除機(jī)理既有污染物質(zhì)的物理吸附、化學(xué)吸附和生物吸附、吸收作用，又有吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等絮凝作用;

厭氧法處理不需要動力，且負(fù)荷高，產(chǎn)泥率低，處理投資及運行費用均較低，對于城市污水，控制厭氧反應(yīng)至水解階段，代替了傳統(tǒng)的初沉池，污水中的有機(jī)物不但在數(shù)量上發(fā)生很大變化，而且在理化性質(zhì)上發(fā)生更大的變化，使污水適宜后續(xù)的好氧生物處理。

課題分別對三種一級強(qiáng)化處理工藝進(jìn)行試驗，結(jié)合白龍港污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)特點，推薦采用化學(xué)一級強(qiáng)化處理高效沉淀技術(shù)。

2.2化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝

污水首先與混凝劑快速混合，使混凝劑迅速均勻分散到污水中，利于混凝劑水解，充分發(fā)揮混凝劑高電荷對水中膠體電中和脫穩(wěn)作用;然后進(jìn)行慢速攪拌作用，通過脫穩(wěn)顆粒的有效碰撞，同時在水中投加高分子助凝劑，發(fā)揮助凝劑的吸附架橋作用，使細(xì)小顆粒逐漸結(jié)成較大絮體，水中的懸浮物質(zhì)及膠體得到有效去除;同時通過混凝劑與污水中磷酸鹽的化學(xué)作用，達(dá)到對磷的去除。常規(guī)化學(xué)一級強(qiáng)化處理流程如圖1：

3　高效沉淀池試驗研究

3.1、高效沉淀池的特點

高效沉淀池是根據(jù)化學(xué)強(qiáng)化一級處理的原理，采用機(jī)械攪拌快速混合、機(jī)械絮凝與水力絮凝相結(jié)合。絮凝池在前段設(shè)置提升攪拌機(jī)，部分沉淀的污泥回流至前段，助凝劑也投加在前段，脫穩(wěn)的原水與絮凝池的絮體形成有效碰撞，結(jié)成粗大顆粒，進(jìn)入后續(xù)的反應(yīng)段，通過水力作用進(jìn)一步形成粗大、密實的礬花;沉淀池部分根據(jù)淺層沉淀的原理，采用斜管沉淀池的形式，使沉淀池的表面水力負(fù)荷明顯提高;沉淀池底部采用機(jī)械刮泥，使沉淀污泥進(jìn)一步濃縮，提高污泥的含泥率，減少污泥量和污泥處理設(shè)施的規(guī)模。

高效沉淀池流程框圖如圖2。

相對于普通初次沉淀池，具有以下特點：

在裝置中回流一部分沉淀污泥至絮凝段，利用回流污泥與進(jìn)水混合，使進(jìn)水中的脫穩(wěn)微粒與活性泥渣充分接觸，提高絮凝沉淀效果。

回流污泥中的混凝劑、助凝劑在絮凝池中得到充分利用，節(jié)約混凝劑及助凝劑的投加量。

沉淀池采用斜管沉淀，達(dá)到泥水快速分離的目的，水力停留時間和占地面積明顯減少，節(jié)藥工程費用，其比較如表1所示。

高效沉淀池與普通初次沉淀池比較表　　　 表1

池型	普通初次沉淀池（規(guī)范值）	高效沉淀試驗裝置
表面水力負(fù)荷 (m3/m2.h）	根據(jù)原水水質(zhì)條件、水溫確定，一般為1.5～3.0	25
停留時間(h)	1.0～2.0	0.33

高效沉淀池在沉淀池下部具有較大的濃縮空間，同時在濃縮池內(nèi)設(shè)有濃縮機(jī)，利用慢速攪拌的方法，使污泥能夠沉淀池下部進(jìn)行有效濃縮，從而提高污泥的濃度。

3.2、試驗裝置

試驗裝置設(shè)計流量為25m3/h。整個試驗裝置有快速混合單元、絮凝沉淀單元、加藥及控制單元組成，其中絮凝沉淀單元是整個處理裝置的核心;

快速混合單元分為兩格，每格尺寸為1.0×0.9×1.85m(有效水深為1.30m,單格體積為1.2m3)，內(nèi)設(shè)兩臺攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為150r/min，兩格可單獨使用，也可合并使用(實驗中采用其中一格)。

絮凝沉淀池單元是整個裝置的核心，絮凝沉淀單元功能上具有絮凝、沉淀及污泥濃縮功能;絮凝部分總體積約為6.6m3,分為二段，前段的體積為2.6m3，為機(jī)械攪拌絮凝，絮凝池中增設(shè)直徑為Ф450mm的導(dǎo)流筒，在導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)提升攪拌機(jī)，通過提升攪拌機(jī)使水在絮凝池中循環(huán)，同時濃縮池內(nèi)的污泥回流至前段，與原水充分混合。助凝劑加注點也設(shè)在導(dǎo)流筒內(nèi)，經(jīng)混合后進(jìn)入后段，后段體積為4m3,采用隔板絮凝的形式，污水經(jīng)隔板絮凝后進(jìn)入后續(xù)沉淀池;沉淀部分采用斜管沉淀池，沉淀池的有效面積為1m2，斜管斜長為1.5m，出水采用溢流堰的形式;污泥濃縮部分在沉淀下方，在底部設(shè)置污泥刮泥機(jī)，試驗裝置還設(shè)有回流污泥泵及剩余污泥排出泵，整個池高為4.95m(包括干弦0.2m),示意圖如圖3所示。

加藥及控制單元主要有混凝劑、助凝劑加注計量泵及控制系統(tǒng)組成。

3.3、試驗結(jié)果

1)　試驗安排

于2001年1月7日正式開始試驗，試驗主要針對FeCl3、Al2(SO4)3.18H2O兩種混凝劑進(jìn)行試驗，助凝劑采用某公司提供的8173、9901及AS32進(jìn)行試驗。

2)　試驗結(jié)果

高效沉淀池試驗期間的部分結(jié)果見表2

試驗期間部分結(jié)果表　　　　　　　　表2

時間	流量   m/h	混凝劑   種類	混凝投加量mg/l	助凝劑   種類	助凝投加量mg/l	進(jìn)水COD	出水COD	COD去除率	進(jìn)水PO4-P	出水PO4-P	P去除率	進(jìn)水SS	出水SS	SS去除率	備注
						mg/l	mg/l		mg/l	mg/l		mg/l	mg/l
1.7	25	FeCl3	80	8173	0.33	246	68.8	72%	2.55	0	100%	154	12	92%
1.8	25	FeCl3	60	9901	0.5	198	77	61%	3.41	0.33	90%	78	34	56%
1.9	25	FeCl3	40	9901	0.5	255	115	55%	2.73	0.43	84%	117	3	97%
1.10	25	FeCl3	40	9901	0.5	259	108	58%	2.77	0.55	80%	99	12	88%
1.11	25	FeCl3	50	9901	0.5	245.9	80.9	67%	2.59	0.33	87%	164	14	91%
1.12	25	硫酸鋁	60	9901	0.5	637.5	94.2	85%	9.33	0.87	91%	263	22	92%	斜管上方有礬花飄出
1.13	25	硫酸鋁	60	9901	0.5	210	101	52%	2.81	1.33	53%	81	30	63%	斜管上方有礬花飄出
1.13	25	硫酸鋁	60	9901	0.5	273.9	154.1	44%	3.85	1.74	55%	110	51	54%	斜管上方有礬花飄出
1.14	25	硫酸鋁	80	9901	1	698.9	167.5	76%	7.1	1.02	86%	168	18	89%	斜管上方有礬花飄出
1.14	25	硫酸鋁	80	9901	1	301.6	130.1	57%	3.1	0.65	79%	95	19	80%	斜管上方有礬花飄出
1.16	15	硫酸鋁	80	9901	0.5	185.7	90	52%	2.77	1.12	60%	77	31	60%
1.16	15	硫酸鋁	80	9901	0.5	494	90.9	82%	5.86	0.6	90%	238	16	93%
1.17	30	硫酸鋁	80	9901	1.5	191	107	44%	2.8	0.57	80%	103	19	82%	斜管上方有礬花飄出
1.17	30	硫酸鋁	80	9901	1.5	485	114	76%	5.6	0.53	91%				斜管上方有礬花飄出
1.18	35	硫酸鋁	80	9901	1.5	253	136	46%	4	0.7	83%	96	27	72%	斜管上方有礬花飄出
1.18	35	硫酸鋁	80	9901	1.5	201	90.5	55%	3.4	0.7	79%	81	20	75%	斜管上方有礬花飄出
1.20	35	硫酸鋁	70	AS32	1	220	105	52%	3.7	0.7	81%	112	25	78%
1.20	35	硫酸鋁	70	AS32	1	301	105	65%	4	0.7	83%	187	21	89%
1.21	35	硫酸鋁	70	AS32	0.8	336	116	65%	4.5	1.1	76%	166	30	82%
1.21	35	硫酸鋁	70	AS32	0.8	281	105	63%	3.7	0.8	78%	135	24	82%
1.22	35	硫酸鋁	70	AS32	0.6	270	100	63%	6.5	0.96	85%	138	21	85%
1.22	35	硫酸鋁	70	AS32	0.6	370	95	74%	6.3	0.87	86%	307	15	95%
1.23	35	硫酸鋁	70	AS32	0.4	210	90	57%	5.6	1.04	81%	118	20	83%	斜管上方有礬花飄出
1.23	35	硫酸鋁	70	AS32	0.4	188	70	63%	4.7	0.8	83%	98	12	88%	斜管上方有礬花飄出
1.24	35	硫酸鋁	70	AS32	0.2	210	105	50%	7.2	1.3	82%	108	60	44%	斜管上方有礬花飄出
1.24	35	硫酸鋁	70	AS32	0.2	425	90	79%	6.3	0.9	86%	190	42	78%	斜管上方有礬花飄出
1.25	25	硫酸鋁	70	AS32	0.3	156	36	77%	2	0.18	91%	132	13	90%
1.25	25	硫酸鋁	70	AS32	0.3	115	42	63%	1.8	0.26	86%	120	14	88%
1.29	25	FeCl3	35	AS32	0.2	592	124	79%	1.8	0.3	83%	62	9	85%
1.29	25	FeCl3	35	AS32	0.2	184	96	48%	3.8	0.7	82%	230	38	83%

注：Fecl3不含結(jié)晶水，硫酸鋁含有18個結(jié)晶水

3)試驗 分析

(1)　物化處理的效果

由表2可見，投加硫酸鋁及三氯化鐵對水中的有機(jī)物均有較好的去除效果，在三氯化鐵(不含結(jié)晶水)投加量在40～80mg/l,硫酸鋁(含結(jié)晶水)投加在60～80mg/l的情況下，試驗期間進(jìn)水CODcr在100～700mg/l(平均為300mg/l)的情況下，出水CODcr一般在50～150mg/l之間，出水平均CODcr為99mg/l，CODcr的去除率一般在40%～80%,平均CODcr去除率為67%;試驗期間進(jìn)水PO4-P在2～9mg/l(平均為4.1mg/l)的情況下，出水PO4-P在0.2～1.1mg/l出水平均PO4-P為0.7mg/l，PO4-P的去除率為60%～95%,平均PO4-P去除率為83%;試驗期間進(jìn)水SS在50～350mg/l(平均為148mg/l)的情況下，出水SS在9～46mg/l之間，出水平均SS為23mg/l，SS平均去除率為85%;

(2)、裝置的處理能力

本試驗裝置的設(shè)計處理能力為25m3/h，試驗時水溫一般在12～15℃之間，流量基本穩(wěn)定在24～26m3/h之間。采用FeCl3作為混凝劑、同時投加0.5ppm的9901助凝劑，由于FeCl3比重較重，因此沉淀出水中有微小礬花出現(xiàn)，出水效果較為理想。

當(dāng)采用Al2(SO4)3.18H2O作為混凝劑，水溫在12～15℃之間時，由于溫度較低，同時由于Al2(SO4)3礬花較輕，因此處理流量達(dá)到25m3/h時，沉淀時上方有輕質(zhì)礬花飄出， 影響 到感觀效果，助凝劑投加量增加至1.0ppm，出水效果略有好轉(zhuǎn)，但沒有明顯改善。將處理流量降至15m3/h，出水礬花明顯好轉(zhuǎn)，處理效果好，感觀效果好。另外將處理流量提高至35m3/h，助凝劑投加量為1.5ppm,出水中有礬花飄出，影響到感觀效果。在投加助凝劑AS32時，助凝劑的助凝效果有明顯提高，投加量比9901少,當(dāng)助凝劑AS32投加量0.3mg/l，處理流量達(dá)到25m3/h時，在沉淀時上方有微小礬花飄出，效果較為理想。

由此可見，裝置的處理能力與混凝劑和助凝劑的種類以及投加量有關(guān)。

(3)、不同加藥量的處理效果

為使試驗結(jié)果有可比性和實用性，本次試驗采用最常用的鐵鹽和鋁鹽作為混凝劑，試驗中，F(xiàn)eCl3(以不包含結(jié)晶水 計算 )的投加量分別為80、60、50、40mg/l進(jìn)行投加，從試驗結(jié)果來看，在現(xiàn)有進(jìn)水濃度條件下，F(xiàn)eCl3(以不包含結(jié)晶水計算)投加量40ppm，出水PO4-P在0.5mg/l左右，穩(wěn)定在1mg/l以下。

當(dāng)采用Al2(SO4)3.18H2O(以包含結(jié)晶水計算)時,投加量分別為80、60mg/l，由于出水中礬花較FeCl3多，影響水中PO4-P的去除效果，在現(xiàn)有水質(zhì)情況下，Al2(SO4)3.18H2O投加量在60～80mg/l能夠滿足出水水質(zhì)要求。

實驗分別對助凝劑8173/9901及AS32進(jìn)行實驗(助凝劑投加時伴有水稀釋)，試驗表明：AS32的助凝效果比9901好，9901比8173好，當(dāng)采用鐵鹽作混凝劑時，AS32投加量為0.3ppm效果較好，而用9901時，需投加0.5ppm，AS32形成的礬花相對大且密實，由此可見，助凝的品種及投加量對高效澄清的處理效果有較大的影響。

4、結(jié)語

針對上海白龍港城市污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)的特點，采用化學(xué)一級強(qiáng)化工藝能有效地控制水體微污染，特別是除磷效果得到有效保證，同時降低了建設(shè)費用和運行費用。

通過對高效沉淀池的試驗 研究 ，驗證了高效沉淀池的處理能力，其表面負(fù)荷可達(dá)25m3/h,是初次沉淀池的10倍左右，可明顯提高處理效果，減少占地面積，同時排放的污泥由于經(jīng)過濃縮，可減少污泥處理的規(guī)模，進(jìn)一步降低造價。

試驗通過對不同混凝劑和助凝劑進(jìn)行了試驗，提出合理的投加量，保證污水廠的正常運行，工程試驗數(shù)據(jù)已在設(shè)計中 應(yīng)用 ， 目前 已在建設(shè)，預(yù)計2003年底竣工投入運行。

參考 文獻(xiàn)

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