试论强化混凝处理有机污染原水的效能

吴敬波

（淮安市环境监测中心站 江苏淮安 223001）

民以食为天，食以水为先。水是人类生存的基本物质资源之一，人类的生产生活与水息息相关，其质量影响着人们的身体健康。但是自从工业革命以来，特别是二战以来，社会经济的急剧发展、环境保护措施的不力以及人类活动的增加，各种各样的工业废水和生活污水排向天然水体，引起了天然水体中有机物的急剧增加，水源污染日益严重[1]。

我国水体已经受到严重污染，但水环境所要承受的污染物有增无减。在我国现有的660多个城市中，仅有123个城市有307座不同处理等级的城市污水处理厂，其中污水二级处理率仅为10%左右。全国17000个建制镇、绝大多数没有排水和处理设施。在2006年，我国废水排放总量为536.8亿吨（其中工业废水排放量为240.2亿吨，生活污水排放量为296.6亿吨），比上年增加2.4%；化学需氧量排放量1428.2万吨（其中工业排放量为541.5万吨，生活排放量为886.7万吨），比上年增加1%。随着城市化水平的上升，工业用水的增加，污废水的排放量将会不断增加，由于污废水的处理和回收利用偏低，更加剧了水环境的恶化，使饮用水及工业用水的水源水质受到极大影响[2]。

1 混凝理论

胶体颗粒表面能很大，可吸附溶液中离子或极性分子，形成胶体双电层结构。胶体可在水中长期保持悬浮分散状态而不聚集下沉。按DLVO理论，这是由于胶体颗粒具有聚集稳定性，即带同性电荷胶体颗粒之间由于电斥力或水化膜的阻碍而不能相互聚集的现象。聚集的稳定性主要决定于胶体ζ电位，ζ电位一旦降低或消失，水化膜也随之消失，胶体粒子失去聚集稳定性，就可在布朗运动作用下碰撞聚集，沉淀就会发生。

2 强化混凝处理有机污染原水的试验研究

在水处理过程中，影响混凝效果的因素十分复杂。混凝效果的好坏主要取决于混凝剂的性质和混凝设备的动力学条件两个因素。本文对混凝过程中混凝剂作用机理及混凝设备动力学等相关问题进行了探讨，试验以沉后水浊度和CODMn等指标对混凝效果进行分析评价。

本试验混凝沉淀池装置安装于某电厂化学水处理间内，设计处理水量2m3/h，混凝池和沉淀池合建于一体。混凝池的进水管路上装有玻璃转子流量计，并在流量计后投加PAC混凝剂。反应采用网格絮凝反应池，有效反应时间为13分钟；沉淀采用斜板沉淀池，斜板材质为聚丙烯，沉淀池清水区的上升流速为2.5 mm/s。混凝沉淀池设备的外形尺寸为：长×宽×高=1.35m×0.70m×2.80m，有效水深2.55m。

本次试验研究中，采用管式微涡混合设备来实现混合的亚微观传质。这种混合设备可通过控制水流的速度和水流空间的尺度，以及速度零区的范围来造成高比例高强度的微涡旋，从而充分利用微小涡旋的离心惯性效应使混凝剂的水解产物瞬间进入水体细部，使胶体颗粒快速脱稳，避免了高浊时局部药剂浪费而局部药剂不足的现象发生。对于低浊水的混合，该设备可迅速使其间胶体颗粒脱稳析出，同时较强的剪切作用避免了微絮体的不合理长大，从而保证单位体积内的颗粒数，为微小矾花的凝并提供了物量的保障[3]。

依据浅池理论及对颗粒沉降中湍流扰动的抑制，试验研究中应用了小间距斜板。传统沉淀理论认为斜板、斜管沉淀池中水流处于层流状态。其实不然，实际上在斜管沉淀池中水流是有脉动的。当斜板中大的矾花颗粒在沉淀中与水产生相对运动，会在矾花颗粒后面产生一系列小涡旋，这些涡旋的产生与运动造成了水流的脉动。这些脉动对于大的矾花颗粒的沉淀并无多大影响，但对反应不完全小颗粒的沉淀却起到不可忽视的顶托作用，故此也就影响了出水水质。

3 高效混凝沉淀技术在实际中应用的研究

电厂原水取自淮安里运河，运河中水流速较小，运河上游两侧为工业区，主要有造纸、印染、钢铁、化工合成产业，各工厂污水经过处理后排入该运河，排放的污水多数不能达到废水排放标准，所以河水中有机物含量较高。实例设计规模为最高供水量为600 m3/h，主要工艺流程如下：

本实例的运行水量为300~650m3/h，针对一年四季不同水温水质的情况，选取比较有代表性的运行情况进行分析，沉淀池的出水浊度均小于3.0NTU，CODMn的去除率均能达到50%左右。本实例采用的高效混凝沉淀工艺技术，净水处理系统先进方便而且实用，使电厂的原水预处理实现自动化控制，节省了人力。且系统自运行以来，运行情况稳定，处理效果好。即使在原水水质变化的情况下，仍能保持较好的处理效果。同时也能充分发挥无机高分子混凝剂的优异混凝效能，达到降低药量和节能目的。

总之，水体污染日益加剧的今天，人民的生活水平在不断提高，对生产、生活用水水质标准的要求也越来越高，有机物污染的给水处理已成为一项非常重要且迫切需要解决的课题。高效混凝沉淀工艺，在挖掘常规工艺潜力的同时，充分发挥水处理工艺的整体净化作用，不仅能有效去除原水中的有机污染物，而且能对消毒副产物前体物有一定的去除作用，同时具有一定的经济合理性。为新建水厂和改造现有水厂的工艺选择、设计和运行提供数据。因此，本研究具有一定的经济效益、社会效益和环境效益。

[1]胡淳良，张硕，王国华，刘明明，王逸贤.高铁酸盐预氧化强化混凝技术处理微污染原水[J].中国给水排水，2011(17).

[2]刘玉琛，张金同，李哲.水污染深度处理研究初探[J].黑龙江科技信息，2007(03).

[3]汪德生，张洪林，蒋林时,邱峰.微生物絮凝剂发展现状与应用前景[J].工业水处理，2004(09)