多介质絮核加载澄清系统在高寒地区污水处理中的应用

宋政文

（伊春鹿鸣矿业有限公司，黑龙江铁力 152500）

1 引言

高寒地区的污水处理除了考虑净化效果、投资和运行成本，还需要根据地区实际情况，选取适应其特点的处理技术。污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法3 种。其中，物化处理法中典型的工艺之一为混凝沉淀工艺，主要用以去除污水中悬浮物等污染物质，在污水处理领域应用最为广泛。研究表明，常规混凝沉淀工艺难以满足高寒地区污水处理的要求，主要原因为高寒地区温度较低，低温期水中胶体颗粒电位升高，约为中温时期的2 倍，胶体间静电斥力增大，稳定性提高；同时水的黏滞性增加，颗粒运动的阻力变大，碰撞困难，颗粒的布朗运动减弱，碰撞系数减小，混凝沉淀效果下降。

2 多介质絮核加载澄清系统介绍

本文所述多介质絮核加载澄清系统是将化学混凝、机械搅拌、加载沉淀、斜管分离等各种有利于固液分离的技术进行高度集成，该系统集活性炭、微砂、磁粉、澄清污泥4 种介质絮核加载于一体，提高絮体凝聚的概率和密度，提高絮体的沉降性能，缩短反应时间。同时基于多介质絮核加载澄清系统，采用“絮体破碎-重组”强化高密度澄清技术。通过机械搅拌和水力流场调整絮凝单元之间的流速，强化絮体破碎-重组过程。在不通过区域针对性地设置可调转速的大桨叶搅拌机，通过不同转速的搭配，实现变速絮凝，使得絮体“破碎-重组”；在各单元间增加不同的整流板及澄清区设置小间距斜板，调节单元之间的水力条件及流场变化，强化絮体“破碎-重组”；通过絮体破碎-重组优化絮体形态和结构，提升高密度澄清效果。该系统具有高速、紧凑、出水水质好、抗冲击能力强、节约运行费用的优势。同时，该系统操作灵活性强，可根据水质水量水温情况，选择一种或者多种介质叠加为絮体凝结核，实现处理水质的目标。

3 多介质絮核加载澄清系统应用实践

本文以高寒地区某矿区应急污水处理、某矿区排土场周边水处理以及某隧道施工污水处理为例，进行多介质絮核加载澄清系统在高寒地区污水处理中对絮凝沉淀效果的应用研究。

3.1 某矿区应急污水处置

3.1.1 工程概况

突发事件造成的水环境污染，其中的应急治理存在水体水质复杂、水量波动大的特点。以东北某尾矿库泄露为例，由尾矿库泄露造成的河道水体污染，污染物种类复杂，且受支干流及降雨影响，水量波动大。根据不同河流地理位置及区域降水特性，水量波动能达到数十倍差异。主要污染物包括颗粒物、悬浮物、油类、重金属、COD、盐类等。

目前，应急治理水体处理工艺主要采用简单的絮凝沉淀的方法。该方法不能应对水质水量突变的情况，且由于混合搅拌不均，不能保证治理后的出水效果，

无法满足应急治理中的水体处理需求。同时，该事故发生时，当地气候正处于严寒期，平均气温低于-5 ℃，水温低于5 ℃，进一步增加了处理难度。

3.1.2 应急处置目标

依据相关政府对周边重要水系的监测数据，同时，考虑河水中悬浮物浓度较高，此次应急处置的目标因子为钼、悬浮物。

应急处置后，河道水质满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅲ类标准限值要求和《集中式生活饮用水地表水源地特定项目分析方法》中的相关指标要求。

3.1.3 工艺流程

采用“一级在线预处理+二级多介质絮核加载澄清系统强化处理”的技术思路。采用混凝沉淀+脱钼开展预处理工作，预处理后采用多介质絮核加载澄清系统快速处理装置进行深度处理，以满足悬浮物、COD 和钼的出水指标要求。

3.1.4 应用效果

通过连续12 d 的监测，处理后的河水中各目标污染物的浓度得到明显的降低，悬浮物浓度平均低于20 mg/L，化学需氧量浓度低于30 mg/L，钼浓度低于0.04 mg/L，均满足相关标准的要求。

在悬浮物浓度和钼浓度呈现巨大波动，由图1 可知，悬浮物浓度达3 000 mg/L，钼浓度达0.6 mg/L 时，悬浮物和钼浓度依旧处于达标状态。

图1 处理前后悬浮物浓度

3.1.5 小结

本应急处置工程处理效果良好。通过对治理河段采用“一级在线预处理+二级多介质絮核加载澄清系统强化处理”取得了良好的处理效果。经过处理后的河道水中的悬浮物、COD和钼等污染物指标满足相关指标要求和相关悬浮物处理标准限值要求。

3.2 某矿区排土场周边水处理

3.2.1 工程概况

以东北某钼矿矿山为例，随着矿山不断开采，大量固体堆放物被排放，这些露天堆积的矿山废弃物对土壤、地表水及地下水环境造成了影响。并随着时间的变化，固体堆放物含水逐渐达到饱和，需要将固体堆放物中的含水排出。矿区排土场周边水呈现酸性、重金属浓度低、排放点分散、水质水量时空波动大等特点。该矿区还具有高寒气候特征。

目前，矿区采取生态拦截等措施，将排土场周边水汇集处理。

3.2.2 设计进出水水质

设计进水水质主要污染指标为pH、SS、铜、锌。

根据国家政策及矿区周边水体水质要求，处理后出水满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准、GB 3838—2002《地表水环境质量标准》三类水标准要求。

3.2.3 工艺流程

排土场周边水呈现酸性废水，采用中和预处理+多介质絮核加载澄清系统。主要包括配药投加系统、中和预处理系统、多介质絮核加载澄清系统、污泥处理处置系统。工艺流程如图2 所示。

图2 排土场周边水处理工艺流程图

排土场周边水先经过预处理系统进行加碱中和预处理，再通过多介质絮核加载澄清系统进行渣水分离，所产生的污泥暂时堆存在现场，定期运至排土场安全处置，出水达标后排放，不影响天然水体水质。

3.2.4 应用效果

在排土场周边水处理系统调试完成后，通过对进出水开展连续12 d 的监测，处理后污水中SS、铜、铅等目标污染物浓度得到明显的降低，由图3 可知，pH 达到6～9，悬浮物浓度平均低于30 mg/L，铜的浓度低于0.008 mg/L，铅浓度低于0.08 mg/L，出水水质稳定，目标污染物满足相关标准的要求。

图3 处理前后的pH

3.2.5 小结

本案例排土场周边水处理效果良好。通过对排土场周边水采用“中和预处理+多介质絮核加载澄清系统”取得了良好的处理效果，经过处理后的pH、悬浮物、铜和钼等污染物指标均稳定达标，处理后出水满足相关标准。

3.3 某隧道施工污水处理

3.3.1 基本情况

隧道施工过程中往往会产生大量的施工污水，包括施工设备产生的污水、注浆过程产生的污水、穿越不良地质时的涌水、爆破后的降尘水、基岩裂隙渗水等。污水主要污染物为颗粒物及悬浮物，偶尔含油类、炸药残余物、少量有机物、盐类等。

本文以东北高寒地区某隧道施工段为例，该施工段施工污水年均水温在6 ℃左右，最低水温低于2 ℃，污水中SS 低于200 mg/L，属典型高寒低浊隧道施工污水。

3.3.2 设计进出水水质

原水水质主要污染指标为pH、浊度、SS 和COD。

处理后出水满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准和GB 3838—2002《地表水环境质量标准》三类水标准等标准要求。

3.3.3 工艺流程

将多介质絮核加载澄清系统与施工现场自建污水调节池相结合，制定污水处理工艺流程，污水先后经格栅、调节池和多介质絮核加载澄清系统，所产生污泥经过污泥脱水系统之后进行安全处置，处理后出水达标排放。工艺流程如图4所示。

图4 隧道施工污水处理工艺流程图

3.3.4 应用效果

经污水处理系统后浊度、SS、COD 和石油类等目标污染物浓度均大幅度降低，其中浊度的去除率为88%，COD 的去除率为86%，石油类去除率为95%，SS 的去除率达95%以上。在进水中浊度和SS 浓度发生较大波动时，出水水质仍保持稳定达标。

3.3.5 小结

本案例隧道施工污水处理效果良好。通过对隧道施工污水采用“格栅→调节池→多介质絮核加载澄清系统”取得了良好的处理效果，经过处理后的浊度、SS、COD 和石油类等目标污染物浓度均满足相关标准。

4 结语

高寒地区污水处理是净水技术中的难点之一。本文以高寒地区应急污水处理、排土场周边水处理和隧道施工污水处理为例，进行多介质絮核加载澄清系统在高寒地区污水处理中的应用研究。实践表明，多介质絮核加载澄清系统可以克服高寒地区低温对于污水处理中絮凝沉淀的影响，保持出水稳定。同时，系统在运行上有很大的灵活性和可调节性，能够适应水质水量的变化，可根据项目所在区域的进水水质、排水标准进行工艺单元的调整，实现工艺单元的灵活组合。