混凝法強化城市汙水廠一級處理的試驗研究

隨著社會經濟的發展，城市汙水排放量持續增加，我國水環境汙染日趨嚴重。而要解決城市水汙染的根本措施就是建設城市汙水處理廠。由於我國經濟尚不發達，為了緩解資金不足與環境汙染的矛盾，在目前正興建或擬建的汙水處理廠中，往往採用先建一級處理，以後再逐步完善二級處理的策略。但以沉澱為主的一級處理有機物去除率較低（BOD5去除率僅為20－30％左右），難以有效地控制水環境汙染，為了提高其去除率，必須加以強化處理廠來看，由於第二級生物處理單元能耗大，執行費用高，在目前資金缺乏的情況下，相當數量的汙水處理廠經常單元能耗大，執行費用高，在目前資金缺乏的情況下，相當數量的汙水處理廠經常處於停止運轉或半運轉狀態，實際處理深度達不到設計要求，使已投入的大量資金沒有充分發揮其環境效益，因此在二級生物汙水處理廠中，也可以通過強化一級處理的方法來減輕二級處理的負荷。正因為如此，近年來城市汙水強化一級處理技術已逐漸引起國內外水處理工程界的重視，成為新的研究熱點。

在本項研究中，主要對混凝法強化城市汙水一級處理技術進行了試驗探討。混凝法目前主要應用於給水處理和部分工業廢水處理。在城市汙水處理中，由於需要向廢水中投加大量的混凝劑，導致汙水處理成本較高；另外汙水水質常常急劇變化，致使混凝劑的投加量難以控制，從而限制了混凝法在城市汙水處理領域中的應用，一般僅應用於城市汙水的深度處理中。近年來，隨著化工工業迅速發展，出現了許多新型、高效、廉價的絮凝劑；並且工業自動化技術在給排水領域的應用越來越廣，可以按水質指標自動投加混凝劑，因而混凝法與汙水生物處理法相比越來越具有競爭能力。筆者採用目前常用的混凝劑聚合鋁強化城市汙水廠的一級處理，並對該工藝與活性汙泥法工藝執行費用進行了經濟分析比較。

一、試驗材料與方法

1、主要材料

本試驗研究為實驗室規模。試驗汙水取自武漢市水質淨化廠初沉進水口：混凝劑採用聚合氯化鋁。

2、主要分析測試專案及方法
COD：重鉻酸鉀法
BOD5：稀釋倍數法

二、反應時間對汙水COD去除率的影響

向5個燒杯中加入0．8升汙水，並加入聚合鋁（其投加量為15mg/l），反應時間分別為5min、10min、15min、20min；靜止沉澱30分鐘後取其上清液測定COD值，並按式（1）計算廢水COD的去除率。廢水COD去除率隨反應時間的變化關係見圖1。
去除率 Y=(CO-C)/CO×100％ （1）
式中：CO－－處理前廢水的COD值（mg/l）
C－處理後廢水的COD值（mg/l）:
在試驗過程中可觀察到：向汙水中投加聚合鋁後，生成絮體較快，大約在5分鐘左右大部分絮體已生成。從圖1可知，在反應時間為5min－30min範圍內，廢水COD去除率在63－74％之間，有機物去除率相差不大。在15min左右反應已基本達到完全，最佳反應時間宜取為15min，故在以下試驗中反應時間均取15min。

三、汙水濃度及混凝劑投加量對COD去除率的影響

1、試驗方法同上，只不過反應時間均為15min，原水COD值不同且聚合鋁的投加量不同。

2、試驗結果

採用以上試驗方法，對不同濃度汙水進行混凝沉澱試驗，改變混凝劑投加量。所得試驗結果見圖2。（在圖2中，以聚合鋁的投加量為橫座標，COD去除率為縱座標，繪出在不同汙水濃度下，聚合鋁的投加量與COD去除率之間的關係曲線。）

3、試驗結果分析

（1）從圖2中可知，隨著聚合鋁投加量的增大，COD去除率也隨之增加。並且在投加量低於15mg/l時，COD去除率增長較快。同時從圖中也可看出，在達到同樣去除率的情況下，對於不同濃度的原水，由於其中所含膠體有機物的量不同，因而所需聚合物的投加量也不同。在COD去除率相同的情況下，根據圖2，可圖解原水濃度不同時相應的聚合鋁投加量，所得結果見表1。
對於不同的汙水濃度COD去除率相同時聚合鋁相應的投加量 （單位：mg/l）表1