化学_生物联合絮凝的污水强化一级处理工艺_郑兴灿

化学—生物联合絮凝的污水强化一级处理工艺郑兴灿,张悦,陈立(中国市政工程华北设计研究院,天津300074)摘要:在化学絮凝沉淀处理技术和生物絮凝吸附处理技术集成研究的基础上,提出了化学—生物联合絮凝沉淀法污水强化一级处理工艺,并详细介绍了该处理工艺的构成、原理和特性。现场试验的结果表明了这一工艺在节省药剂、减少污泥产量、提高处理系统的可靠性与运行灵活性等方面具有一定的优势。关键词:城市污水;化学絮凝;生物絮凝;空气搅拌;污泥回流中图分类号:X703文献标识码:B文章编号:1000-4602(2000)07-0029-04近年来,城市污水强化一级处理技术的研究和应用在我国引起排水同行的关注。不少排水工作者提出在近期内先建一级半处理厂,经过化学强化一级处理(投加化学药剂)或生物絮凝吸附强化一级处理,以较少的投资削减较大的污染负荷,取得较好的投资环境效益,待有条件时再建成完整的二级处理工艺。这种分阶段建设方案对我国确实具有现实意义。对于强化一级处理,采用空气混合絮凝反应和污泥回流,利用外加的化学絮凝沉淀剂和污水中的天然生物絮凝剂,可达到经济有效地高程度去除磷酸盐与SS、中等程度地去除COD、BOD5的目的。因此,可以把这种以化学絮凝沉淀作用为主、生物絮凝起重要辅助作用的工艺称为化学—生物联合絮凝沉淀强化一级处理工艺。1工艺的构成该工艺由絮凝反应池、沉淀池、污泥回流和空气混合系统构成(见图1)。污水经过机械处理及提升后进入絮凝反应池,通过投加化学药剂与空气混合实现化学—生物联合絮凝,形成沉降性能良好的污泥絮体和磷酸盐化学沉淀物,然后在沉淀池完成固液分离。快速混合时间为1min左右(采用机械或空气混合),絮凝反应池的停留时间按生物絮凝反应控制(30min左右),沉淀池的停留时间为1.5h左右,污泥回流比根据实际需要在一定范围内调节。化学药剂投加量主要根据进水磷浓度和除磷要求确定,PAM投加量为0.1～0.5mg/L。图1处理工艺示意图2原理与特性2.1污水中污染物的粒径分布及去除方法城市污水中有机污染物的粒径一般在0.01～100μm范围内,初沉出水的污染物粒径<50μm。在城市污水研究中,污水中的有机污染物被依次用沉淀、离心和过滤划分为4种不同粒径的部分,即可沉组分(>100μm)、超胶体组分(1～100μm)、胶体组分(0.1～1.0μm)和溶解组分(<0.1μm),其中可沉部分约占25%,超胶体组分约占20%,胶体组分约占15%,溶解组分约占40%。各种污水处理单元技术的有效性受到污染物粒径的影响,不同的单元技术有不同的适用粒径范围,沉淀适用于10μm以上的粒径,化学混凝适用于0.1～10μm的粒径,活性污泥的适用粒径范围最广,从10-5～10μm以上。污水中粒径<0.1μm的有机物实际上都是溶解性的,虽然非溶解组分(>0.1μm)在活性污泥法中也能被去除,但主要是被生物絮体捕获,然后被微生物转化或分解。·29·中国给水排水2000Vol.16CHINAWATER&WASTEWATERNo.72.2工艺的特点技术分析和试验研究结果表明,将化学絮凝强化处理与生物絮凝强化处理相结合,以化学强化絮凝沉淀作用为主,生物絮凝沉淀作用为辅,可以取长补短,达到处理效果稳定可靠、明显降低药剂消耗量、减小污泥产生量、降低处理成本的目的。通过化学絮凝沉淀作用、生物絮凝与不完全氧化作用,可以提高和保证SS、COD、BOD、TP的去除效果,去除率一般为COD:60%～80%、BOD5:60%～80%、SS:80%～90%、TP:75%～90%、TN:25%左右。以空气混合絮凝反应和污泥回流为特征的化学—生物联合絮凝沉淀工艺具有下列特点:①试验研究结果表明,与单纯的化学絮凝沉淀处理相比,可以节省药剂20%以上。由于药剂消耗量减小和空气混合絮凝反应过程的生物氧化作用使污泥量有较明显的降低,从而使污泥固体总量减少20%以上。②根据某城市现场试验结果,按照设计进水水质在满足处理出水水质要求的情况下,单纯化学絮凝沉淀处理的药剂投加量为Al∶P(摩尔比)=(3～4)∶1(考虑进水浓度的波动,实际投加量要高于此值);聚铝与PAM复配化学絮凝沉淀的Al∶P摩尔比为2.6∶1;化学—生物联合絮凝沉淀处理的Al∶P摩尔比为(1.5～2)∶1,复配PAM有助于进一步降低药剂投加量和降低污泥含水率。③在采用空气混合絮凝反应的情况下,处理系统可按3种方式运行:化学絮凝沉淀强化一级处理、化学—生物联合絮凝沉淀强化一级处理、生物絮凝沉淀强化一级处理,以适用不同时期水质水量的变化,运行灵活性明显提高。④试验测试表明,在单纯化学絮凝沉淀处理中,化学除磷所需的药剂投加量为:Al3+(或Fe3+)∶P摩尔比为3∶1以上,一般情况下约为4∶1。必须过量投加的主要原因有两个方面,其一是原污水中的