——上海白龍港城市污水處理廠 徐月江 張 辰 鄒偉國 王國華 李正明 摘要：本文介紹了上海白龍港城市污水處理廠所進行的一級強化處理工藝和高效沉淀池的處理能力的試驗研究，通過近一年的穩定運行表明，相對初沉池，一級強化處理工藝具有較好的去除效果，其中進行化學一級強化處理對CODcr、SS、P等污染因子的平均去除率可達67%、85%、83%；高效沉淀池表面負荷為常規初次沉淀池的10倍左右，其處理效果與混凝劑和助凝劑的種類、投加量密切相關。
關鍵詞：一級強化處理、污水處理、高效沉淀池 1、概述 由于經濟的發展，很多城市水環境的有機污染不僅沒有得到控制，還有惡化趨勢。解決城市污水處理問題的根本途徑是對污水進行二級脫氮除磷處理，但二級生物處理的污水處理廠由于能耗大，運行費用高，建成后，由于運行費用等因素沒能正常運行，使實際處理能力低于設計能力，加劇了水體的污染程度。
污水一級強化處理工藝的研究，首先控制磷的排放，同時達到大幅度削減有機污染物總量的目的。本研究的目的是結合上海白龍港城市污水處理廠確定的出水水質目標，對一級強化工藝開展綜合研究，對高效沉淀池應用于城市污水一級強化處理進行較為系統的試驗研究，取得一級強化工藝的處理效果和運行參數。 2、一級強化處理工藝的研究 2.1一級強化處理工藝
一級強化處理工藝有多種形式，根據國內外發展情況，采用較多的有化學法一級強化處理、生物絮凝吸附一級強化處理和厭氧處理等；
化學加強一級處理的基本原理是在污水中投加混凝劑，通過絮凝沉淀的方法去除污水中懸浮物質及膠體物質，從而達到對污水中有機物及磷的去除目的；
生物絮凝一級強化處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質，同時伴有少量的生物氧化，其去除機理既有污染物質的物理吸附、化學吸附和生物吸附、吸收作用，又有吸附架橋、沉淀物網捕等絮凝作用；
厭氧法處理不需要動力，且負荷高，產泥率低，處理投資及運行費用均較低，對于城市污水，控制厭氧反應至水解階段，代替了傳統的初沉池，污水中的有機物不但在數量上發生很大變化，而且在理化性質上發生更大的變化，使污水適宜后續的好氧生物處理。
課題分別對三種一級強化處理工藝進行試驗，結合白龍港污水處理廠的進出水水質特點，推薦采用化學一級強化處理高效沉淀技術。
2.2化學強化一級處理工藝
污水首先與混凝劑快速混合，使混凝劑迅速均勻分散到污水中，利于混凝劑水解，充分發揮混凝劑高電荷對水中膠體電中和脫穩作用；然后進行慢速攪拌作用，通過脫穩顆粒的有效碰撞，同時在水中投加高分子助凝劑，發揮助凝劑的吸附架橋作用，使細小顆粒逐漸結成較大絮體，水中的懸浮物質及膠體得到有效去除；同時通過混凝劑與污水中磷酸鹽的化學作用，達到對磷的去除。常規化學一級強化處理流程如圖1： 
3高效沉淀池試驗研究 3.1、高效沉淀池的特點 高效沉淀池是根據化學強化一級處理的原理，采用機械攪拌快速混合、機械絮凝與水力絮凝相結合。絮凝池在前段設置提升攪拌機，部分沉淀的污泥回流至前段，助凝劑也投加在前段，脫穩的原水與絮凝池的絮體形成有效碰撞，結成粗大顆粒，進入后續的反應段，通過水力作用進一步形成粗大、密實的礬花；沉淀池部分根據淺層沉淀的原理，采用斜管沉淀池的形式，使沉淀池的表面水力負荷明顯提高；沉淀池底部采用機械刮泥，使沉淀污泥進一步濃縮，提高污泥的含泥率，減少污泥量和污泥處理設施的規模。
高效沉淀池流程框圖如圖2。 
相對于普通初次沉淀池，具有以下特點：
在裝置中回流一部分沉淀污泥至絮凝段，利用回流污泥與進水混合，使進水中的脫穩微粒與活性泥渣充分接觸，提高絮凝沉淀效果。
回流污泥中的混凝劑、助凝劑在絮凝池中得到充分利用，節約混凝劑及助凝劑的投加量。
沉淀池采用斜管沉淀，達到泥水快速分離的目的，水力停留時間和占地面積明顯減少，節藥工程費用，其比較如表1所示。 高效沉淀池與普通初次沉淀池比較表 表1| 池型 | 普通初次沉淀池（規范值） | 高效沉淀試驗裝置 | | 表面水力負荷 (m3/m2.h） | 根據原水水質條件、水溫確定，一般為1.5～3.0 | 25 | | 停留時間(h) | 1.0～2.0 | 0.33 | 高效沉淀池在沉淀池下部具有較大的濃縮空間，同時在濃縮池內設有濃縮機，利用慢速攪拌的方法，使污泥能夠沉淀池下部進行有效濃縮，從而提高污泥的濃度。
3.2、試驗裝置
試驗裝置設計流量為25m3/h。整個試驗裝置有快速混合單元、絮凝沉淀單元、加藥及控制單元組成，其中絮凝沉淀單元是整個處理裝置的核心；
快速混合單元分為兩格，每格尺寸為1.0×0.9×1.85m（有效水深為1.30m,單格體積為1.2m3），內設兩臺攪拌機，轉速為150r/min，兩格可單獨使用，也可合并使用（實驗中采用其中一格）。
絮凝沉淀池單元是整個裝置的核心，絮凝沉淀單元功能上具有絮凝、沉淀及污泥濃縮功能；絮凝部分總體積約為6.6m3,分為二段，前段的體積為2.6m3，為機械攪拌絮凝，絮凝池中增設直徑為Ф450mm的導流筒，在導流筒內設提升攪拌機，通過提升攪拌機使水在絮凝池中循環，同時濃縮池內的污泥回流至前段，與原水充分混合。助凝劑加注點也設在導流筒內，經混合后進入后段，后段體積為4m3,采用隔板絮凝的形式，污水經隔板絮凝后進入后續沉淀池；沉淀部分采用斜管沉淀池，沉淀池的有效面積為1m2，斜管斜長為1.5m，出水采用溢流堰的形式；污泥濃縮部分在沉淀下方，在底部設置污泥刮泥機，試驗裝置還設有回流污泥泵及剩余污泥排出泵，整個池高為4.95m（包括干弦0.2m）,示意圖如圖3所示。 加藥及控制單元主要有混凝劑、助凝劑加注計量泵及控制系統組成。
3.3、試驗結果
1） 試驗安排
于2001年1月7日正式開始試驗，試驗主要針對FeCl3、Al2(SO4)3.18H2O兩種混凝劑進行試驗，助凝劑采用某公司提供的8173、9901及AS32進行試驗。
2） 試驗結果
高效沉淀池試驗期間的部分結果見表2 試驗期間部分結果表 表2| 時間 | 流量
m/h | 混凝劑
種類 | 混凝投加量mg/l | 助凝劑
種類 | 助凝投加量mg/l | 進水COD | 出水COD | COD去除率 | 進水PO4-P | 出水PO4-P | P去除率 | 進水SS | 出水SS | SS去除率 | 備注 | | mg/l | mg/l | | mg/l | mg/l | | mg/l | mg/l | | | | 1.7 | 25 | FeCl3 | 80 | 8173 | 0.33 | 246 | 68.8 | 72% | 2.55 | 0 | 100% | 154 | 12 | 92% | | | 1.8 | 25 | FeCl3 | 60 | 9901 | 0.5 | 198 | 77 | 61% | 3.41 | 0.33 | 90% | 78 | 34 | 56% | | | 1.9 | 25 | FeCl3 | 40 | 9901 | 0.5 | 255 | 115 | 55% | 2.73 | 0.43 | 84% | 117 | 3 | 97% | | | 1.10 | 25 | FeCl3 | 40 | 9901 | 0.5 | 259 | 108 | 58% | 2.77 | 0.55 | 80% | 99 | 12 | 88% | | | 1.11 | 25 | FeCl3 | 50 | 9901 | 0.5 | 245.9 | 80.9 | 67% | 2.59 | 0.33 | 87% | 164 | 14 | 91% | | | 1.12 | 25 | 硫酸鋁 | 60 | 9901 | 0.5 | 637.5 | 94.2 | 85% | 9.33 | 0.87 | 91% | 263 | 22 | 92% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.13 | 25 | 硫酸鋁 | 60 | 9901 | 0.5 | 210 | 101 | 52% | 2.81 | 1.33 | 53% | 81 | 30 | 63% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.13 | 25 | 硫酸鋁 | 60 | 9901 | 0.5 | 273.9 | 154.1 | 44% | 3.85 | 1.74 | 55% | 110 | 51 | 54% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.14 | 25 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1 | 698.9 | 167.5 | 76% | 7.1 | 1.02 | 86% | 168 | 18 | 89% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.14 | 25 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1 | 301.6 | 130.1 | 57% | 3.1 | 0.65 | 79% | 95 | 19 | 80% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.16 | 15 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 0.5 | 185.7 | 90 | 52% | 2.77 | 1.12 | 60% | 77 | 31 | 60% | | | 1.16 | 15 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 0.5 | 494 | 90.9 | 82% | 5.86 | 0.6 | 90% | 238 | 16 | 93% | | | 1.17 | 30 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1.5 | 191 | 107 | 44% | 2.8 | 0.57 | 80% | 103 | 19 | 82% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.17 | 30 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1.5 | 485 | 114 | 76% | 5.6 | 0.53 | 91% | | | | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.18 | 35 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1.5 | 253 | 136 | 46% | 4 | 0.7 | 83% | 96 | 27 | 72% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.18 | 35 | 硫酸鋁 | 80 | 9901 | 1.5 | 201 | 90.5 | 55% | 3.4 | 0.7 | 79% | 81 | 20 | 75% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.20 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 1 | 220 | 105 | 52% | 3.7 | 0.7 | 81% | 112 | 25 | 78% | | | 1.20 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 1 | 301 | 105 | 65% | 4 | 0.7 | 83% | 187 | 21 | 89% | | | 1.21 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.8 | 336 | 116 | 65% | 4.5 | 1.1 | 76% | 166 | 30 | 82% | | | 1.21 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.8 | 281 | 105 | 63% | 3.7 | 0.8 | 78% | 135 | 24 | 82% | | | 1.22 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.6 | 270 | 100 | 63% | 6.5 | 0.96 | 85% | 138 | 21 | 85% | | | 1.22 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.6 | 370 | 95 | 74% | 6.3 | 0.87 | 86% | 307 | 15 | 95% | | | 1.23 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.4 | 210 | 90 | 57% | 5.6 | 1.04 | 81% | 118 | 20 | 83% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.23 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.4 | 188 | 70 | 63% | 4.7 | 0.8 | 83% | 98 | 12 | 88% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.24 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.2 | 210 | 105 | 50% | 7.2 | 1.3 | 82% | 108 | 60 | 44% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.24 | 35 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.2 | 425 | 90 | 79% | 6.3 | 0.9 | 86% | 190 | 42 | 78% | 斜管上方有礬花飄出 | | 1.25 | 25 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.3 | 156 | 36 | 77% | 2 | 0.18 | 91% | 132 | 13 | 90% | | | 1.25 | 25 | 硫酸鋁 | 70 | AS32 | 0.3 | 115 | 42 | 63% | 1.8 | 0.26 | 86% | 120 | 14 | 88% | | | 1.29 | 25 | FeCl3 | 35 | AS32 | 0.2 | 592 | 124 | 79% | 1.8 | 0.3 | 83% | 62 | 9 | 85% | | | 1.29 | 25 | FeCl3 | 35 | AS32 | 0.2 | 184 | 96 | 48% | 3.8 | 0.7 | 82% | 230 | 38 | 83% | | 注：Fecl3不含結晶水，硫酸鋁含有18個結晶水 3）試驗分析
（1） 物化處理的效果
由表2可見，投加硫酸鋁及三氯化鐵對水中的有機物均有較好的去除效果，在三氯化鐵（不含結晶水）投加量在40～80mg/l,硫酸鋁（含結晶水）投加在60～80mg/l的情況下，試驗期間進水CODcr在100～700mg/l（平均為300mg/l）的情況下，出水CODcr一般在50～150mg/l之間，出水平均CODcr為99mg/l，CODcr的去除率一般在40％～80％,平均CODcr去除率為67％；試驗期間進水PO4－P在2～9mg/l（平均為4.1mg/l）的情況下，出水PO4－P在0.2～1.1mg/l出水平均PO4-P為0.7mg/l，PO4-P的去除率為60％～95％,平均PO4-P去除率為83％；試驗期間進水SS在50～350mg/l（平均為148mg/l）的情況下，出水SS在9～46mg/l之間，出水平均SS為23mg/l，SS平均去除率為85％；
?。?）、裝置的處理能力
本試驗裝置的設計處理能力為25m3/h，試驗時水溫一般在12～15℃之間，流量基本穩定在24～26m3/h之間。采用FeCl3作為混凝劑、同時投加0.5ppm的9901助凝劑，由于FeCl3比重較重，因此沉淀出水中有微小礬花出現，出水效果較為理想。
當采用Al2(SO4)3.18H2O作為混凝劑，水溫在12～15℃之間時，由于溫度較低，同時由于Al2(SO4)3礬花較輕，因此處理流量達到25m3/h時，沉淀時上方有輕質礬花飄出，影響到感觀效果，助凝劑投加量增加至1.0ppm，出水效果略有好轉，但沒有明顯改善。將處理流量降至15m3/h，出水礬花明顯好轉，處理效果好，感觀效果好。另外將處理流量提高至35m3/h，助凝劑投加量為1.5ppm,出水中有礬花飄出，影響到感觀效果。在投加助凝劑AS32時，助凝劑的助凝效果有明顯提高，投加量比9901少,當助凝劑AS32投加量0.3mg/l，處理流量達到25m3/h時，在沉淀時上方有微小礬花飄出，效果較為理想。
由此可見，裝置的處理能力與混凝劑和助凝劑的種類以及投加量有關。
?。?）、不同加藥量的處理效果
為使試驗結果有可比性和實用性，本次試驗采用最常用的鐵鹽和鋁鹽作為混凝劑，試驗中，FeCl3（以不包含結晶水計算）的投加量分別為80、60、50、40mg/l進行投加，從試驗結果來看，在現有進水濃度條件下，FeCl3（以不包含結晶水計算）投加量40ppm，出水PO4－P在0.5mg/l左右，穩定在1mg/l以下。
當采用Al2(SO4)3.18H2O（以包含結晶水計算）時,投加量分別為80、60mg/l，由于出水中礬花較FeCl3多，影響水中PO4-P的去除效果，在現有水質情況下，Al2(SO4)3.18H2O投加量在60～80mg/l能夠滿足出水水質要求。
實驗分別對助凝劑8173/9901及AS32進行實驗（助凝劑投加時伴有水稀釋），試驗表明：AS32的助凝效果比9901好，9901比8173好，當采用鐵鹽作混凝劑時，AS32投加量為0.3ppm效果較好，而用9901時，需投加0.5ppm，AS32形成的礬花相對大且密實，由此可見，助凝的品種及投加量對高效澄清的處理效果有較大的影響。 4、結語 針對上海白龍港城市污水處理廠進出水水質的特點，采用化學一級強化工藝能有效地控制水體微污染，特別是除磷效果得到有效保證，同時降低了建設費用和運行費用。
通過對高效沉淀池的試驗研究，驗證了高效沉淀池的處理能力，其表面負荷可達25m3/h,是初次沉淀池的10倍左右，可明顯提高處理效果，減少占地面積，同時排放的污泥由于經過濃縮，可減少污泥處理的規模，進一步降低造價。
試驗通過對不同混凝劑和助凝劑進行了試驗，提出合理的投加量，保證污水廠的正常運行，工程試驗數據已在設計中應用，目前已在建設，預計2003年底竣工投入運行。 參考文獻 [1] 城市污水生物處理新技術開發與應用 化學工業出版社
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