沈陽某污水處理廠黑色污水成因分析

劉丹 王東陽

（1. 國能遼寧環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽 110000；2. 沈陽振興環(huán)保有限公司，遼寧沈陽 110100）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化水平的不斷提高，城市污水排放量越來越大，水質(zhì)也日趨復(fù)雜，對污水處理廠達(dá)標(biāo)排放及運(yùn)營管理提出了較高的要求。沈陽南部污水處理廠是沈陽市處理能力最大的高標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)代化污水處理廠［1］。水廠共分三期建設(shè)，目前，三期進(jìn)水也已開始轉(zhuǎn)輸進(jìn)入南部污水處理廠。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)水廠三期進(jìn)水與一、二期正常進(jìn)水狀態(tài)下的灰色污水相比，時(shí)常有顏色發(fā)黑的現(xiàn)象，且出現(xiàn)的時(shí)段并不規(guī)律，對水廠出水水質(zhì)造成了一定影響。針對這種情況，對黑色污水和灰色污水的理化指標(biāo)進(jìn)行分析對比，以找出黑色污水出現(xiàn)的成因，從而探索解決問題的方法。

2 材料與方法

依據(jù)分析需求和對應(yīng)項(xiàng)目的檢測依據(jù)，實(shí)驗(yàn)過程中相關(guān)指標(biāo)的檢測方法見表1，實(shí)驗(yàn)中所用的材料依據(jù)檢測方法對應(yīng)準(zhǔn)備。

表1 指標(biāo)檢測方法

3 結(jié)果與分析

3.1 感官結(jié)果分析

首先對黑色污水水樣和灰色污水水樣進(jìn)行目視對比，可以看到兩種污水水樣在顏色和透明度上都有較為明顯的區(qū)別。黑色屬于無彩色，無波長，不屬于可見光的范圍。污水會(huì)呈現(xiàn)出黑色，是因?yàn)樵诠獾恼丈湎拢]有可見光能通過污水，因此分析黑色污水中應(yīng)當(dāng)含有大量的懸浮物阻擋了光的通過，使得污水呈現(xiàn)黑色。灰色同樣屬于無彩色，無波長，不屬于可見光的范圍，但灰色的明度較黑色要高。考慮到對污水透明度影響較大的指標(biāo)一般為懸浮物濃度，因此分析灰色污水中的懸浮物含量較黑色污水低，懸浮物的含量不同可能是造成黑色污水和灰色污水顏色不同的主要原因之一。

3.2 常規(guī)生化指標(biāo)分析

連續(xù)3 d 對黑色污水及灰色污水進(jìn)行取樣檢測，分別編號為黑色污水1，2，3 以及灰色污水1，2，3，并對3 d 所得數(shù)據(jù)取平均值，整理獲得黑色污水與灰色污水的常規(guī)生化指標(biāo)數(shù)據(jù)，見表2。

表2 黑色污水與灰色污水的常規(guī)生化指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 結(jié)果表明，黑色污水與灰色污水的常規(guī)生化指標(biāo)相差不大，黑色污水的各項(xiàng)指標(biāo)都略微好于灰色污水，僅有COD 的差值達(dá)到了29 mg/L，但COD 又不是對污水的透明度產(chǎn)生較大影響的指標(biāo)，可以說明常規(guī)指標(biāo)并非引起兩種水樣顏色差異的主要原因，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)通過對其他指標(biāo)的檢測分析污水顏色異常的原因。

3.3 真色與表色對比分析

色度是水質(zhì)重要的外觀指標(biāo)，新鮮的生活污水中含大量的有機(jī)物、無機(jī)鹽、懸浮物和膠態(tài)物質(zhì)，使水體混濁，呈淺灰褐色［2］。水的顏色分為表色和真色。真色是指去除懸浮物后水的顏色，表色是沒有去除懸浮物的水具有的顏色。通過對比黑色污水和灰色污水的真色與表色，可以分析污水中的懸浮物對污水顏色的影響。分別將黑色水樣與灰色水樣通過0.45 μm 的濾膜過濾，對比過濾前后兩種污水的真色與表色，可見兩種水樣的表色都顯著高于真色。黑色污水與灰色污水真色及表色數(shù)據(jù)見表3。

表3 黑色污水與灰色污水真色及表色數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)倍

表3 結(jié)果表明，黑色污水的色度要顯著高于灰色污水。黑色污水的真色平均值為50 倍，表色平均值為375 倍，表色是真色的7.5 倍；灰色污水的真色平均值為17 倍，表色平均值為296 倍，表色是真色的17 倍。由此可以得到兩個(gè)結(jié)果：結(jié)果一為兩種水樣的顏色主要是由懸浮物引起；結(jié)果二為黑色污水的真色比灰色污水高，說明黑色污水透過0.45 μm濾膜后顆粒物的量仍然高于灰色污水。在基本確定對污水造成影響的主要是污水中的顆粒物后，應(yīng)繼續(xù)對懸浮物及沉淀物進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)。

3.4 靜置沉淀分析

確定主要問題在于懸浮物以及沉淀物后，首先進(jìn)行靜置沉淀分析，通過靜置沉淀分析的結(jié)果可以判斷對污水色度以及透明度造成影響的主要因素是懸浮物還是沉淀物。靜置沉淀實(shí)驗(yàn)以黑色污水3、灰色污水3 為例進(jìn)行對比，搖勻后，黑色污水與灰色污水幾乎沒有發(fā)生變化，兩瓶水樣顏色對比明顯，黑色污水的色度要明顯高于灰色污水且透明度比灰色污水差；靜置1 h 后，兩瓶水樣均出現(xiàn)了大量沉淀，黑色水樣顏色變淺，透明度改善，但仍然比灰色污水的透明度要差；靜置4 h 后，兩瓶水樣的沉淀量略有增加，此時(shí)兩瓶水樣的顏色和透明度都已較為接近；靜置24 h 后，兩瓶水樣底部都有大量沉淀物，且上清液外觀相差較小，肉眼不再可分辨出兩瓶水樣的差距。整個(gè)靜沉過程中，污水在較短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了接近的顏色，并且后續(xù)變化較小，說明沉淀物應(yīng)該是黑色水樣與灰色水樣顏色差別的主要原因，接下來對獲取到的沉淀物進(jìn)行成分分析，通過確定沉淀物主要成分，來分析沉淀物可能來源并尋求解決問題的方法途徑。

3.5 沉淀物成分分析

3.5.1 無機(jī)物含量

取等量的黑色污水與灰色污水，獲得其中的懸浮物后對比其數(shù)量，可見黑色污水中總懸浮物的量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灰色污水，接著對獲取到的懸浮物進(jìn)行灼燒。對比黑色污水與灰色污水總懸浮物灼燒前后的狀態(tài)，黑色污水與灰色污水的總懸浮物灼燒前均呈黑色，并且灼燒后剩下的無機(jī)物均呈黃棕色。

按照GB/T 11901—89《水質(zhì) 懸浮物的測定 重量法》［3］推薦的檢測方法獲得黑色污水與灰色污水SS、TSS、無機(jī)物含量數(shù)據(jù)，見表4。

表4 黑色污水與灰色污水SS、TSS、無機(jī)物含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表4 表明，黑色污水的SS 為295 mg/L，比灰色污水高出143 mg/L；黑色污水的TSS 為2 342 mg/L，比灰色污水高出1 702 mg/L；黑色污水的無機(jī)物含量為86.13%，比灰色污水高6.02%。經(jīng)查閱相關(guān)資料，與本項(xiàng)目設(shè)計(jì)相近的北方某污水處理廠，其進(jìn)水SS 為200 mg/L［4］，遠(yuǎn)低于黑色污水295 mg/L 的SS 值，并且本污水廠的設(shè)計(jì)進(jìn)水SS 值為210 mg/L，此時(shí)的進(jìn)水SS 值已經(jīng)超出了污水廠的設(shè)計(jì)范圍，無法保證處理工藝對污水進(jìn)行有效的處理。由此可見，懸浮物含量高是黑色污水顏色比灰色污水高的主要原因，而懸浮物總體上由無機(jī)顆粒物和有機(jī)顆粒物兩部分組成［5］。確定污水顏色異常的主要原因后，下一步對兩種污水中懸浮物的無機(jī)成分進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)。

3.5.2 無機(jī)物酸溶分析

將經(jīng)600 ℃灼燒后的固體無機(jī)物殘?jiān)苡?＋1的鹽酸中，不斷攪拌，待充分反應(yīng)后，經(jīng)水洗、抽濾、烘干分析質(zhì)量損失情況，結(jié)果見表5。

表5 黑色污水與灰色污水無機(jī)物溶于鹽酸后質(zhì)量損失情況

通過對比酸洗前后的無機(jī)物殘?jiān)梢钥闯觯嵯辞暗臒o機(jī)物粉末顏色比酸洗后略紅，并且酸洗前后的溶液由棕黃色變?yōu)榱说S色，結(jié)合濾液顏色變化可以初步判斷，兩種濾液中均含有Fe3＋。通過表5數(shù)據(jù)得出，黑色污水中無機(jī)固體中可溶于酸的物質(zhì)占9.58%，灰色污水中無機(jī)固體中可溶于酸的物質(zhì)占14.19%，說明黑色污水中不溶于酸的物質(zhì)多于灰色污水，推斷其中可能有硅酸鹽。因鐵元素約占無機(jī)物含量的4.22%，由此推算，溶于酸的物質(zhì)中應(yīng)包括含鐵化合物及其他物質(zhì)。

4 結(jié)論與建議

（1）經(jīng)過對黑色污水及灰色污水常規(guī)生化指標(biāo)檢測、懸浮物及沉淀物成分分析等一系列對比分析，探明黑色污水成因?yàn)槲鬯械膽腋∥锖窟^多，并且懸浮物中含有部分含鐵化合物以及部分硅酸鹽。

（2）考慮到本次實(shí)驗(yàn)分析條件稍顯簡單，無法對黑色污水中的沉淀物成分進(jìn)行更為詳盡的檢測，難以確定沉淀物中是否還存在其他并未檢測出的影響因素，因此建議委托有資質(zhì)的檢測公司對沉淀物中的無機(jī)物成分進(jìn)行進(jìn)一步檢測分析，出具更為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告并以此為依據(jù)，將有助于對黑色污水進(jìn)行溯源以及進(jìn)一步提出具體解決方案。

（3）建議結(jié)合黑色污水出現(xiàn)最高頻次的時(shí)段，對三期進(jìn)水沿程管線進(jìn)行污染源排查；并對上游企業(yè)進(jìn)一步排查，如是否有企業(yè)排放洗煤廢水或有企業(yè)存在廢水池間斷排放等現(xiàn)象，在排查出污染源后聯(lián)合環(huán)境執(zhí)法部門對污染源企業(yè)發(fā)起調(diào)查，對其進(jìn)行整改或予以關(guān)停。