試論強化混凝處理有機污染原水的效能

吳敬波

（淮安市環(huán)境監(jiān)測中心站 江蘇淮安 223001）

民以食為天，食以水為先。水是人類生存的基本物質資源之一，人類的生產生活與水息息相關，其質量影響著人們的身體健康。但是自從工業(yè)革命以來，特別是二戰(zhàn)以來，社會經濟的急劇發(fā)展、環(huán)境保護措施的不力以及人類活動的增加，各種各樣的工業(yè)廢水和生活污水排向天然水體，引起了天然水體中有機物的急劇增加，水源污染日益嚴重[1]。

我國水體已經受到嚴重污染，但水環(huán)境所要承受的污染物有增無減。在我國現(xiàn)有的660多個城市中，僅有123個城市有307座不同處理等級的城市污水處理廠，其中污水二級處理率僅為10%左右。全國17000個建制鎮(zhèn)、絕大多數(shù)沒有排水和處理設施。在2006年，我國廢水排放總量為536.8億噸（其中工業(yè)廢水排放量為240.2億噸，生活污水排放量為296.6億噸），比上年增加2.4%；化學需氧量排放量1428.2萬噸（其中工業(yè)排放量為541.5萬噸，生活排放量為886.7萬噸），比上年增加1%。隨著城市化水平的上升，工業(yè)用水的增加，污廢水的排放量將會不斷增加，由于污廢水的處理和回收利用偏低，更加劇了水環(huán)境的惡化，使飲用水及工業(yè)用水的水源水質受到極大影響[2]。

1 混凝理論

膠體顆粒表面能很大，可吸附溶液中離子或極性分子，形成膠體雙電層結構。膠體可在水中長期保持懸浮分散狀態(tài)而不聚集下沉。按DLVO理論，這是由于膠體顆粒具有聚集穩(wěn)定性，即帶同性電荷膠體顆粒之間由于電斥力或水化膜的阻礙而不能相互聚集的現(xiàn)象。聚集的穩(wěn)定性主要決定于膠體ζ電位，ζ電位一旦降低或消失，水化膜也隨之消失，膠體粒子失去聚集穩(wěn)定性，就可在布朗運動作用下碰撞聚集，沉淀就會發(fā)生。

2 強化混凝處理有機污染原水的試驗研究

在水處理過程中，影響混凝效果的因素十分復雜?；炷Ч暮脡闹饕Q于混凝劑的性質和混凝設備的動力學條件兩個因素。本文對混凝過程中混凝劑作用機理及混凝設備動力學等相關問題進行了探討，試驗以沉后水濁度和CODMn等指標對混凝效果進行分析評價。

本試驗混凝沉淀池裝置安裝于某電廠化學水處理間內，設計處理水量2m3/h，混凝池和沉淀池合建于一體。混凝池的進水管路上裝有玻璃轉子流量計，并在流量計后投加PAC混凝劑。反應采用網格絮凝反應池，有效反應時間為13分鐘；沉淀采用斜板沉淀池，斜板材質為聚丙烯，沉淀池清水區(qū)的上升流速為2.5 mm/s?；炷恋沓卦O備的外形尺寸為：長×寬×高=1.35m×0.70m×2.80m，有效水深2.55m。

本次試驗研究中，采用管式微渦混合設備來實現(xiàn)混合的亞微觀傳質。這種混合設備可通過控制水流的速度和水流空間的尺度，以及速度零區(qū)的范圍來造成高比例高強度的微渦旋，從而充分利用微小渦旋的離心慣性效應使混凝劑的水解產物瞬間進入水體細部，使膠體顆?？焖倜摲€(wěn)，避免了高濁時局部藥劑浪費而局部藥劑不足的現(xiàn)象發(fā)生。對于低濁水的混合，該設備可迅速使其間膠體顆粒脫穩(wěn)析出，同時較強的剪切作用避免了微絮體的不合理長大，從而保證單位體積內的顆粒數(shù)，為微小礬花的凝并提供了物量的保障[3]。

依據淺池理論及對顆粒沉降中湍流擾動的抑制，試驗研究中應用了小間距斜板。傳統(tǒng)沉淀理論認為斜板、斜管沉淀池中水流處于層流狀態(tài)。其實不然，實際上在斜管沉淀池中水流是有脈動的。當斜板中大的礬花顆粒在沉淀中與水產生相對運動，會在礬花顆粒后面產生一系列小渦旋，這些渦旋的產生與運動造成了水流的脈動。這些脈動對于大的礬花顆粒的沉淀并無多大影響，但對反應不完全小顆粒的沉淀卻起到不可忽視的頂托作用，故此也就影響了出水水質。

3 高效混凝沉淀技術在實際中應用的研究

電廠原水取自淮安里運河，運河中水流速較小，運河上游兩側為工業(yè)區(qū)，主要有造紙、印染、鋼鐵、化工合成產業(yè)，各工廠污水經過處理后排入該運河，排放的污水多數(shù)不能達到廢水排放標準，所以河水中有機物含量較高。實例設計規(guī)模為最高供水量為600 m3/h，主要工藝流程如下：

本實例的運行水量為300~650m3/h，針對一年四季不同水溫水質的情況，選取比較有代表性的運行情況進行分析，沉淀池的出水濁度均小于3.0NTU，CODMn的去除率均能達到50%左右。本實例采用的高效混凝沉淀工藝技術，凈水處理系統(tǒng)先進方便而且實用，使電廠的原水預處理實現(xiàn)自動化控制，節(jié)省了人力。且系統(tǒng)自運行以來，運行情況穩(wěn)定，處理效果好。即使在原水水質變化的情況下，仍能保持較好的處理效果。同時也能充分發(fā)揮無機高分子混凝劑的優(yōu)異混凝效能，達到降低藥量和節(jié)能目的。

總之，水體污染日益加劇的今天，人民的生活水平在不斷提高，對生產、生活用水水質標準的要求也越來越高，有機物污染的給水處理已成為一項非常重要且迫切需要解決的課題。高效混凝沉淀工藝，在挖掘常規(guī)工藝潛力的同時，充分發(fā)揮水處理工藝的整體凈化作用，不僅能有效去除原水中的有機污染物，而且能對消毒副產物前體物有一定的去除作用，同時具有一定的經濟合理性。為新建水廠和改造現(xiàn)有水廠的工藝選擇、設計和運行提供數(shù)據。因此，本研究具有一定的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

[1]胡淳良，張碩，王國華，劉明明，王逸賢.高鐵酸鹽預氧化強化混凝技術處理微污染原水[J].中國給水排水，2011(17).

[2]劉玉琛，張金同，李哲.水污染深度處理研究初探[J].黑龍江科技信息，2007(03).

[3]汪德生，張洪林，蔣林時,邱峰.微生物絮凝劑發(fā)展現(xiàn)狀與應用前景[J].工業(yè)水處理，2004(09)