沈阳某污水处理厂黑色污水成因分析

刘丹 王东阳

（1. 国能辽宁环保产业集团有限公司，辽宁沈阳 110000；2. 沈阳振兴环保有限公司，辽宁沈阳 110100）

1 引言

随着社会经济的快速发展，城市化水平的不断提高，城市污水排放量越来越大，水质也日趋复杂，对污水处理厂达标排放及运营管理提出了较高的要求。沈阳南部污水处理厂是沈阳市处理能力最大的高标准、现代化污水处理厂［1］。水厂共分三期建设，目前，三期进水也已开始转输进入南部污水处理厂。在运行过程中发现水厂三期进水与一、二期正常进水状态下的灰色污水相比，时常有颜色发黑的现象，且出现的时段并不规律，对水厂出水水质造成了一定影响。针对这种情况，对黑色污水和灰色污水的理化指标进行分析对比，以找出黑色污水出现的成因，从而探索解决问题的方法。

2 材料与方法

依据分析需求和对应项目的检测依据，实验过程中相关指标的检测方法见表1，实验中所用的材料依据检测方法对应准备。

表1 指标检测方法

3 结果与分析

3.1 感官结果分析

首先对黑色污水水样和灰色污水水样进行目视对比，可以看到两种污水水样在颜色和透明度上都有较为明显的区别。黑色属于无彩色，无波长，不属于可见光的范围。污水会呈现出黑色，是因为在光的照射下，并没有可见光能通过污水，因此分析黑色污水中应当含有大量的悬浮物阻挡了光的通过，使得污水呈现黑色。灰色同样属于无彩色，无波长，不属于可见光的范围，但灰色的明度较黑色要高。考虑到对污水透明度影响较大的指标一般为悬浮物浓度，因此分析灰色污水中的悬浮物含量较黑色污水低，悬浮物的含量不同可能是造成黑色污水和灰色污水颜色不同的主要原因之一。

3.2 常规生化指标分析

连续3 d 对黑色污水及灰色污水进行取样检测，分别编号为黑色污水1，2，3 以及灰色污水1，2，3，并对3 d 所得数据取平均值，整理获得黑色污水与灰色污水的常规生化指标数据，见表2。

表2 黑色污水与灰色污水的常规生化指标数据统计

表2 结果表明，黑色污水与灰色污水的常规生化指标相差不大，黑色污水的各项指标都略微好于灰色污水，仅有COD 的差值达到了29 mg/L，但COD 又不是对污水的透明度产生较大影响的指标，可以说明常规指标并非引起两种水样颜色差异的主要原因，应当继续通过对其他指标的检测分析污水颜色异常的原因。

3.3 真色与表色对比分析

色度是水质重要的外观指标，新鲜的生活污水中含大量的有机物、无机盐、悬浮物和胶态物质，使水体混浊，呈浅灰褐色［2］。水的颜色分为表色和真色。真色是指去除悬浮物后水的颜色，表色是没有去除悬浮物的水具有的颜色。通过对比黑色污水和灰色污水的真色与表色，可以分析污水中的悬浮物对污水颜色的影响。分别将黑色水样与灰色水样通过0.45 μm 的滤膜过滤，对比过滤前后两种污水的真色与表色，可见两种水样的表色都显著高于真色。黑色污水与灰色污水真色及表色数据见表3。

表3 黑色污水与灰色污水真色及表色数据统计倍

表3 结果表明，黑色污水的色度要显著高于灰色污水。黑色污水的真色平均值为50 倍，表色平均值为375 倍，表色是真色的7.5 倍；灰色污水的真色平均值为17 倍，表色平均值为296 倍，表色是真色的17 倍。由此可以得到两个结果：结果一为两种水样的颜色主要是由悬浮物引起；结果二为黑色污水的真色比灰色污水高，说明黑色污水透过0.45 μm滤膜后颗粒物的量仍然高于灰色污水。在基本确定对污水造成影响的主要是污水中的颗粒物后，应继续对悬浮物及沉淀物进行分析实验。

3.4 静置沉淀分析

确定主要问题在于悬浮物以及沉淀物后，首先进行静置沉淀分析，通过静置沉淀分析的结果可以判断对污水色度以及透明度造成影响的主要因素是悬浮物还是沉淀物。静置沉淀实验以黑色污水3、灰色污水3 为例进行对比，摇匀后，黑色污水与灰色污水几乎没有发生变化，两瓶水样颜色对比明显，黑色污水的色度要明显高于灰色污水且透明度比灰色污水差；静置1 h 后，两瓶水样均出现了大量沉淀，黑色水样颜色变浅，透明度改善，但仍然比灰色污水的透明度要差；静置4 h 后，两瓶水样的沉淀量略有增加，此时两瓶水样的颜色和透明度都已较为接近；静置24 h 后，两瓶水样底部都有大量沉淀物，且上清液外观相差较小，肉眼不再可分辨出两瓶水样的差距。整个静沉过程中，污水在较短时间内就达到了接近的颜色，并且后续变化较小，说明沉淀物应该是黑色水样与灰色水样颜色差别的主要原因，接下来对获取到的沉淀物进行成分分析，通过确定沉淀物主要成分，来分析沉淀物可能来源并寻求解决问题的方法途径。

3.5 沉淀物成分分析

3.5.1 无机物含量

取等量的黑色污水与灰色污水，获得其中的悬浮物后对比其数量，可见黑色污水中总悬浮物的量要远远高于灰色污水，接着对获取到的悬浮物进行灼烧。对比黑色污水与灰色污水总悬浮物灼烧前后的状态，黑色污水与灰色污水的总悬浮物灼烧前均呈黑色，并且灼烧后剩下的无机物均呈黄棕色。

按照GB/T 11901—89《水质 悬浮物的测定 重量法》［3］推荐的检测方法获得黑色污水与灰色污水SS、TSS、无机物含量数据，见表4。

表4 黑色污水与灰色污水SS、TSS、无机物含量数据统计

表4 表明，黑色污水的SS 为295 mg/L，比灰色污水高出143 mg/L；黑色污水的TSS 为2 342 mg/L，比灰色污水高出1 702 mg/L；黑色污水的无机物含量为86.13%，比灰色污水高6.02%。经查阅相关资料，与本项目设计相近的北方某污水处理厂，其进水SS 为200 mg/L［4］，远低于黑色污水295 mg/L 的SS 值，并且本污水厂的设计进水SS 值为210 mg/L，此时的进水SS 值已经超出了污水厂的设计范围，无法保证处理工艺对污水进行有效的处理。由此可见，悬浮物含量高是黑色污水颜色比灰色污水高的主要原因，而悬浮物总体上由无机颗粒物和有机颗粒物两部分组成［5］。确定污水颜色异常的主要原因后，下一步对两种污水中悬浮物的无机成分进行分析实验。

3.5.2 无机物酸溶分析

将经600 ℃灼烧后的固体无机物残渣溶于1＋1的盐酸中，不断搅拌，待充分反应后，经水洗、抽滤、烘干分析质量损失情况，结果见表5。

表5 黑色污水与灰色污水无机物溶于盐酸后质量损失情况

通过对比酸洗前后的无机物残渣可以看出，酸洗前的无机物粉末颜色比酸洗后略红，并且酸洗前后的溶液由棕黄色变为了淡黄色，结合滤液颜色变化可以初步判断，两种滤液中均含有Fe3＋。通过表5数据得出，黑色污水中无机固体中可溶于酸的物质占9.58%，灰色污水中无机固体中可溶于酸的物质占14.19%，说明黑色污水中不溶于酸的物质多于灰色污水，推断其中可能有硅酸盐。因铁元素约占无机物含量的4.22%，由此推算，溶于酸的物质中应包括含铁化合物及其他物质。

4 结论与建议

（1）经过对黑色污水及灰色污水常规生化指标检测、悬浮物及沉淀物成分分析等一系列对比分析，探明黑色污水成因为污水中的悬浮物含量过多，并且悬浮物中含有部分含铁化合物以及部分硅酸盐。

（2）考虑到本次实验分析条件稍显简单，无法对黑色污水中的沉淀物成分进行更为详尽的检测，难以确定沉淀物中是否还存在其他并未检测出的影响因素，因此建议委托有资质的检测公司对沉淀物中的无机物成分进行进一步检测分析，出具更为详细的实验报告并以此为依据，将有助于对黑色污水进行溯源以及进一步提出具体解决方案。

（3）建议结合黑色污水出现最高频次的时段，对三期进水沿程管线进行污染源排查；并对上游企业进一步排查，如是否有企业排放洗煤废水或有企业存在废水池间断排放等现象，在排查出污染源后联合环境执法部门对污染源企业发起调查，对其进行整改或予以关停。