硅藻土在污水处理中的作用范文

导语：如何才能写好一篇硅藻土在污水处理中的作用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

Abstract： With the increase of the amount of municipal wastewater， the composition of water quality becomes more and more complex. As a new type of sewage treatment material， diatomaceous earth has better adsorption effect. This paper describes the research progress of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in wastewater treatment， and the comparison of the removal efficiency of pollutants before and after modification. Through the comparison， the advantages and disadvantages of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in water treatment are summarized. As a new kind of adsorption material， it provides theoretical basis of the research on wastewater treatment.

关键词： 污水处理；硅藻土；改性硅藻土

Key words： sewage disposal；diatomaceous earth；modified diatomaceous earth

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0145-02

0 引言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城镇污水排放量在增大、水中的污染物组分也越来越复杂，对现状污水厂中水处理的要求也越来越高。污水处理的方法有很多，有物理法、化学法、生物法和组合使用技术，而物理法中的吸附技术以其操作简单、吸附剂易得、廉价、去除效果优、投资少等优点被广泛应用于工业生产等废水的处理中，其中应用广泛的吸附材料有活性炭、氧化铝、沸石、硅胶等，而硅藻土作为一种新型的吸附性较好的含量丰富的矿藏资源，利用硅藻土处理工业废水或生产饮用水的技术已有将近20年的研究历史[1]，对目前成分更为复杂的城市综合废水的处理以其独特的处理技术和效果而受到学者的进一步深入研究。

1 硅藻土的组成及吸附机理

硅藻土是由硅藻的单细胞藻类死亡后堆积，经过成岩作用而形成的一种具有多孔结构生物硅质岩。主要成分是SiO2，我国储量较为丰富。硅藻土具有吸附性强，孔容大，比表面积大，性能稳定，以及耐酸等优良性能。

硅藻土由于其有比表面积大、孔容大等物理特性，使其本身就具有良好的物理吸附性。通过对其浸渍或灼烧等活化处理后，能增大比表面积和孔容比，提高吸附量。硅藻土表面具有羟基官能团，其在吸附过程中起到主要吸附作用。硅藻土经改性后就是增加了其表面官能团的数量或者改变其化学键从而大大增加其吸附能力。

2 硅藻土在污水处理中的研究

宋来洲等[2]采用硅藻土对污水混凝和膜技术两种工艺结合除污，得出其结合工艺能有效去除污水中污染物，且出水分别满足二级排放标准和生活杂用水质要求。王炜亮等[3]以提纯后的硅藻土吸附城镇污水中的污染物，得出对磷的去除率较高，基本达到废水的脱氮除磷。沈岩柏[4]对再生水中污染物采用硅藻土吸附去除，得出其对水相中的Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+等有较好的去除效果。并通过对吸附时间、硅藻土用量、溶液初始pH值等不同影响因素对该离子的去除效果研究，最终得到最佳吸附效果的工艺参数，其中Cu2+的去除率可达93.5%，Ni2+也可达到60%以上，Pb2+、Zn2+则接近完全去除。

硅藻土在污水处理中对去染污有了一定的去除效果，且和污水处理工艺的结合使其出水达到排放标准。其中在除磷和污水中部分金属离子的去除较好，但也存在着对氮的脱除作用不高，且对硅藻土的再生利用缺乏成果。虽然硅藻土在污水处理中具有稳定性好、易操作和成本低等优点，是污水处理中一项较新的技术，但仍需加强其在水处理中的研究与探索。

3 改性硅藻土在污水处理中的研究

硅藻土去除污染物有一定的效果，但其吸附能力相较于其他吸附剂基本相同，甚至对某些污染物的去除效果较差，但改性吸附剂可以增强其官能团从而增加其吸附能力，提高吸附量。吸附剂的改性方法有：①有机改性；②无机改性；③酸碱改性；④表面碳化改性。

3.1 有机改性

Xingwei Li等[5]在使用聚苯胺对硅藻性来处理污水的研究中，得出：改性后的硅藻土对污水杂质的去除率有一定的提高。李增新等[6]采用壳聚糖对硅藻性去除实验污水，得出其对实验污水中CODCr的去除率最高，且实验污水中CODCr浓度较小时，经改性硅藻土吸附后可达标排放。有机改性硅藻土，增强了某些官能团的作用，如导电性或活性基团的吸附力从而提高了其对污染物的去除。

3.2 无机改性

陈志强等[7]进行了无机盐改性硅藻土处理生活污水，得出对其采取PAC改性去除污染较好。崔玉波等[8]将氯化铁、硫酸铝和聚合氯化铝按一定质量混合，配制湿剂，对硅藻性，且对上清液中污染物吸附明显。夏士朋等[9]在改性硅藻土处理废水中金属离子得出含碳酸钙硅藻土是净化废水中Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+等重金属离子的有效吸附剂，实验证明：静态吸附量达3.5～4mmol/g。对Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的去除在pH值为碱性条件较好。无机改性使硅藻土有大量的硅羟基，并具备电性特征，除污染明显。

3.3 酸碱改性

郭晓芳等[10]用NaOH对硅藻土碱改性，使用改性硅藻土对电镀废水中的Pb2+、Zn2+的吸附研究。结果表明：电镀废水经改性硅藻土处理后，废水中Pb2+和Zn2+的浓度均达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准。且可用CaCl2溶液再生。郭效君等[11]以硅藻土浸入氢氧化镁溶液，然后对染料废水溶液脱色，测试了酸碱度、投加量、离子浓度等影响因素，得出当改性硅藻土投加量为6g/L，溶液pH=6，NaCl浓度为4mol/L时溶液脱色率较高。经酸、碱改性的硅藻土，增大了硅藻土的比表面积和过滤速率等，使其处理污水的效果得到提高，其中一些改性不会导致“二次污染”且可以再生利用。

3.4 表面碳化改性

朱健等[12]采用碳粉表面碳化硅藻土制得改性硅藻土吸附污水中Fe3+，得出改性硅藻土去除Fe3+的效果高达97.51%。曹亚锋[13]用碳粉碳化硅藻土，并投加在水处理工艺中，经调试运行，得出其对废水中Fe3+离子的去除率达99%以上，出水水质较好，可满足工业废水回用。

3.5 处理效果对比

硅藻土对污染物的去除有一定的效果，改性之后的硅藻土对污染物的去除效果更好，且改性之后其再生使用更为简单方便。（表1）

综上可知，硅藻土在去除水中污染物有一定的效用，对废水中的Pb2+、Cu2+、Zn2+等离子去除较好，但改性后的硅藻土对污染物的去除效率更高，可再生利用，且不会造成二次污染。

4 结论与展望

硅藻原土和改性后的硅藻土对污水处理都有较好的作用，但改性后的硅藻土对污水中的污染物的去除更好，将其使用在污水工艺中则具备易操作、高效率、投资低、效果优等特点。改性后的硅藻土的污水处理效果有更大的提高，减少了“二次污染”问题，且经洗脱后可再生。相较于市场上其他吸附剂也具有来源广、储量大、对某些污染物的吸附效果更好等特点，且硅藻土作为新型的吸附剂、助滤剂等不仅在工业废水和生活污水处理中，其在垃圾渗滤液和对其他污水中污染物的去除也有一定的效果。但硅藻土对某些污染物的吸附机理的研究还需有更深入的研究，以及硅藻土复合材料用于污水处理的研究也是其今后发展的一个新的方向。我国作为硅藻土含量丰富的国家，应有效地利用其特性，加强其在污水中的探索和应用以及其理论支持。

参考文献：

[1]于l，包亚芳.硅藻土在污水处理中的应用[J].中国矿业，2002，11（2）：33-36.

[2]宋来洲，李健，林万杰，等.硅藻土在城市污水处理中的应用研究[J].给水排水，2004，30（5）：30-32.

[3]王炜亮，李光明，赵修华，等.硅藻精土处理城镇污水试验研究[J].工业水处理，2005，25（11）：25-27.

[4]沈岩柏.硅藻土在水处理中的吸附特性研究[D].东北大学，2003.

[5]Xingwei Li，Xiaoxuan Li，Gengchao Wan. Surface modification of diatomite using polyaniline[J].Materials Chemistry and Physics，2007，102：140-143.

[6]李增新，王国明，孟韵，等.壳聚糖改性硅藻土处理实验室有机废液[J].实验技术与管理，2009，26（8）：23-25.

[7]陈志强，吴昌永，李芳，等.硅藻土处理生活污水的试验研究[J].给水排水，2006，32（z1）：66-68.

[8]崔玉波，郭智倩，李小静，等.改性硅藻土用于改善剩余污泥上清液水质[J].吉林农业大学学报，2009，31（3）：312-315.

[9]夏士朋，石诚.改性硅藻土处理废水中重金属离子[J].河南化工，2002（5）：24-25，51.

[10]郭晓芳，刘云国，樊霆，黄玉娥.改性新型Mn-硅藻土吸附电镀废水中铅锌的研究[J].非金属矿，2006（06）：42-45.

[11]郭效军，李雨甜，李静.氢氧化镁改性硅藻土对水中活性红的吸附性能研究[J].硅酸盐通报，2014（09）：2170-2175.

[12]朱健，王平，雷明婧，张伟丽.硅藻土理化特性及改性研究进展[J].中南林业科技大学学报，2012（12）：61-66.

[13]曹亚峰.硅藻土的改性及其在含铁废水处理中的应用[D].中南林业科技大学，硕士学位论文，2010：21-40.

篇2

>> 硅藻土过滤技术在游泳池水处理中的应用 紫外线消毒工艺在给水处理中的应用 硅藻土及改性硅藻土在污水处理中的研究 紫外线消毒技术在水处理中的应用 紫外线消毒系统在市政水处理中的应用 紫外线消毒技术在污水处理中的应用 紫外线消毒技术在水和污水处理中的应用 浅谈游泳池水处理工艺 硅藻土预涂膜过滤器在酸浴过滤中的成功运用 臭氧＋紫外线＋高温 硅藻土在工业污水处理中的应用研究进展 硅藻土在工业污水处理中的应用分析 紫外线消毒马桶 五星级酒店恒温游泳池水处理工艺的研究 紫外线消毒技术在河南省某市污水处理厂中的应用 游泳池水臭氧消毒系统设计问题初探 阐述硅藻土在污水处理方面的应用现状 污水处理中硅藻土的应用分析 A/O+硅藻土处理工艺中硅藻土池设计优化实验研究 硅藻土/纤维素复合助滤剂在微污染原水处理中的应用 常见问题解答 当前所在位置：中国 > 政治 > 硅藻土过滤分流量全程式紫外线―臭氧消毒工艺在中小型游泳池水处理中的应用 硅藻土过滤分流量全程式紫外线―臭氧消毒工艺在中小型游泳池水处理中的应用 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款！安全又可靠！ document.write("作者：未知 如您是作者，请告知我们")

申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 摘要 ：通过对实际工程中硅藻土过滤，分流量全程式紫外线-臭氧消毒工艺的应用，阐述了游泳池过滤、消毒工艺特点及工程建设体会。

关键词 硅藻土过滤 分流量全程式紫外线-臭氧消毒

随着人们生活水平不断地提高，游泳也逐渐成为人们生活中不可欠缺的体育运动项目之一，近几年来，在住宅小区，学校及酒店等陆续建设了大批中小型游泳池及水上游乐池等设施，这些场馆设施的兴建，带动了游泳池的水处理技术的发展，并且不断地得以改进。游泳场馆是人们健身、休闲、娱乐的场所，为了保证有一个安全、舒适的游泳池环境，游泳池水的净化、消毒是游泳池设计中的重要环节。因此游泳池水的处理环节不仅要提供一个清澈透明水体，更要提供一个具有持续消毒杀菌，免受病菌感染功能的水质环境。以下就工程实例对这些重要环节加以论述。

本工程为太铁文化活动中心室内游泳馆，位于太原市太铁佳苑经济适用房住宅小区内，游泳馆内设室内恒温公共游泳池，池体尺寸25.0mX17.0m，. 水深1.35m～2.0m，泳池采用混流式循环给水的方式。游泳馆层高 9.6m。每场次人数100人. 泳池设计参数见附表。由于游泳馆建于经济适用房住宅小区内，在保证泳池水质符合国家现行行业标准《游泳池水质标准》CJ244 的同时，游泳池配套设备的占地面积，初次投资设备的资金都有一定的限制要求。为此在游泳池配套设备选择上，第一，从安全第一考虑，在池水净化上选用可再生硅藻土过滤器作为池水过滤设备;第二，池水消毒上我们优选了分流量全程式紫外线+臭氧消毒+少量长效氯消毒工艺;第三，池水加热及洗浴热水采用BTRE容积式燃气热水器做为热源。在有限的资金使用中，由于工程采用分流量泳池工艺，不仅节约了泳池设备机房的面积，还节约了泳池日常的运行的费用，更主要的是采用目前较为先进的游泳池的水处理工艺，大大提高了游泳池水质环境的品质，为小区健身的人们提供了蔚蓝池水、安全、舒适的游泳池环境。以下就太铁室内游泳馆工程建设的实例谈谈体会。

表1

序号

名称

游泳池

序号

名称

游泳池

序号

名称

游泳池

序号

名称

游泳池

01

泳池表面积m2

425 （17x25）

05

循环周期 h

4

09

均衡水箱有效容积m3

25

13

出水浊度NTU

0.1

02

池体深度 m

均深1.65

06

循环流量m3 /h

183.6

10

池水设计温度℃

28

14

过滤器滤速 m/s

4

03

池水总容积

m3

701.25

07

日补水量 m3

56（8%）

11

补充水设计温度℃

10

15

初次充水换热量KW

365

04

循环方式

混流

08

初次充水时间 h

24

12

初次加热时间 h

48

16

恒温维持换热量KW

225

分流量全程式池水循环水处理工艺流程

1 池水循环

《游泳池给水排水工程技术规程》中要求，对于公共游泳池宜采用逆流式或混流式循环给水的方式，采用何种方式，更能符合工程的要求？首先，我们遵循泳池的循环应保证被净化的水能均匀到达游泳池的各个部位、应保证池水能均匀、有效排除，并回到池水净化处理系统进行处理的原则;其次，根据太铁文化活动中心位于北方地区住宅小区内的地理特点、以及泳池杂质负荷较大等因素，我们决定采用混合流池水循环方式。这种给水形式是将游泳池的全部循环水量，经设在游泳池底的给水口送入游泳池内，而将60～70%循环水量经设在池壁外侧的溢流回水槽重力回至均衡水箱，另外40～30%循环水量经游泳池底回水口取回，并将这两部分的循环水量合并在一起送入过滤器，去除回水中的杂质，降低回水的混浊度。采用了这种既有逆流式循环给水方式的优点，还有顺流式池底回水能依靠水流冲刷并带走池底部分沉积物优点的循环方式，最大程度上保证了池水循环中池水表面污物、池底沉积物有效的消除，是本次工程的特点之一。

2 池水净化

池水过滤的目的就是要去除游泳者带入的微生物、悬浮物和固体颗粒。池水净化设备的选择是保证池水出水品质的关键，目前池水的净化多采用石英砂及硅藻土过滤工艺。硅藻土是一种多孔性化石，孔径分布范围大，孔隙率高，吸附液体的能力强，其颗粒表面带有负电荷，可有效地吸附有机化合物、高分子聚合物、蛋白质、金属离子等，它具有灭菌效果好、体积小、工作周期长、可重复利用的优点。过去我国此项工艺主要应用于食品行业，随着近年来水资源的紧缺和人们休闲娱乐时对人工水体水质的感官要求的提高，处理设备的节水、节能能力以及处理效果越来越受到专业人士的重视，随之硅藻土预涂膜过滤设备在游泳池循环水系统中得到越来越广泛的应用，其处理效果和节水节能的能力逐步得到认可。工程中传统石英砂与硅藻土过滤工艺的选择主要从以下几个方面加以考虑：水质方面、成本控制方面、资本设备及运营成本方面。经过上述几项指标比较，我们在工程中选用了材质为玻璃纤维缠绕烛式可再生硅藻土过滤设备。硅藻土过滤设备又分为：烛式可再生过滤器，板框式过滤器。烛式可再生硅藻土过滤器比板框硅藻土过滤器优势不仅初次投资低，而且由于烛式结构硅藻土过滤器始终是单向水流工作，因此不用担心硅藻土会进入游泳池，影响泳池的水质。再者由于烛式硅藻土过滤器本身结构的特点，烛式硅藻土过滤器比板框过滤器挂膜更加简单，使得泳池在日常运行管理上更为简单、方便。下面通过与石英砂过滤进行比较、从多方面阐述选择硅藻土过滤的原因，并由此体现硅藻土过滤的特点。

水质方面：

（1）过滤介质的微粒越小，过滤效果越好。当采用硅藻土过滤时，一次过滤可除去水中99.9%的杂质，能滤除2μm及2μm以上的各类杂质。

（2）单台过滤面积大，可大幅度延长过滤周期;

（3）过滤精度高，无需投加絮凝剂，可减少多达25%的化学品用量。

（4）可除去水中的大肠菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等细菌、病菌。

成本控制方面：

（1）节省土建施工费用――硅藻土过滤器所占用空间仅为传统石英砂过滤器的四分之一;

（2）节约用水――最节水的反冲，使硅藻土过滤器反冲水量只有砂过滤器的1/10;

（3）减少了化学药品的使用量――过滤精度高，无需投加絮凝剂。

（4）降低能耗――反冲洗水的大幅下降，直接减少了用于与补给水有关方面的再加热、化学用品和燃料的用量。

（5）节省电力――与传统石英砂过滤器相比，硅藻土过滤器运行时的总动压头更低。从而节省了马达功率、资本设备及运营成本。纳污能力在保持设定的再循环速度的同时延长了过滤周期。在与变频驱动配套使用效果中，经查询可省电30%以上。

3 池水消毒

游泳池是供人们在水中健身、休闲的活动场所，池水在使用过程中要与人体各个部位直接接触，因此泳池水必须经过严格的消毒处理。池水消毒要达到目的有：一，杀灭池水中的致病菌，氧化去除溶解在水中的杂质，如汗液、尿液等，保护游泳者的健康;二，根据水质标准规定的范围严格控制池水中细菌、微生物的数量，防止游泳者之间的交叉感染。

池水消毒方法分为化学方法（即氯化作用、氧化作用）和物理方法（即紫外线照射）。目前，主要通过氯系消毒剂、臭氧消毒剂、紫外线消毒这三种方式进行游泳池水消毒：

1、氯系消毒剂虽然有高效杀菌的效果，但是在以往使用中存在许多的问题，因此在室内公共泳池消毒处理方式的选择上，都不会大量使用此消毒。

2、臭氧及其二次产物（如羟基）具有最强的杀菌及灭毒的作用，它可作为氧化剂和消毒剂使用，并且它能杀灭氯系消毒剂不能杀灭的病毒和隐孢子虫，氧化溶解铁、锰、有机物、非有机物并对其进行微絮凝，减少混凝剂用量和提高过滤效果，抑制和祛除藻类生长，除色、除味、除嗅、从而提高池水的透明度，使池水清澈发蓝。臭氧消毒还可以将氯用量降到最低。臭氧属于目前国际公认的环保型绿色杀菌剂，随着臭氧技术的发展及逐步的成熟，设备造价的降低，臭氧消毒的应用越来越广泛。因此本工程优先选用了臭氧做为主要消毒剂来使用。

3、紫外线消毒也是目前使用的最有效的消毒方式之一，它的灭菌机理是：细菌和病毒受到紫外线照射后，紫外光谱能量被细菌核吸收，使微生物核酸结构遭到破坏，遗传机制发生变化，导致细菌无法继续分裂和繁殖，最终死亡。由于臭氧消毒不能长效持续灭菌，因此要在这种消毒工艺上加设少量氯。虽然氯在杀灭细菌的同时会与水中的有机物如尿素形成氯胺，氯胺的挥发性很大，是造成室内游泳池大厅内特殊气味的主要化合物，对人的眼、耳、鼻、喉黏膜、皮肤等产生刺激;同时，挥发到空气的氯胺对钢结构也会造成腐蚀。但紫外线在杀灭细菌的同时，可以有效分解水中氯胺浓度。

通过上述各种消毒的杀菌机理的对比，我们得出一个结论：尽量少用氯。同时在制定一个高品质泳池消毒方案时，应做到以下几个方面：高效控制微生物数量;大幅度降低氯胺、三卤甲烷含量;保证水体清澈透明、水质优;维持室内空气新鲜;减少对人体有害的物质的产生;避免使用活性炭氧罐;降低水中游离氯的含量;减少机房占用面积。同时还要结合环保、卫生，考虑初次投资以及泳池日常运行上的经济成本。经过综合比较，本工程选用分流量全程式紫外线+臭氧消毒+少量长效氯消毒方式，它是一种物理、化学相结合的消毒方式，是目前较为先进的泳池消毒处理工艺。

臭氧消毒工艺按消毒水量可分为：全流量消毒处理、分流量消毒处理。按消毒处理后的水进入游泳池前是否脱除剩余臭氧可分为：全流量全程式、全流量半程式。顾名思义，全流量系统就是全部泳池循环水与臭氧接触的方法，分流量系统就是部分泳池循环水与臭氧接触的方法。分流量全程式紫外线+臭氧消毒系统，就是在一个臭氧发生模快中增加紫外线消毒，这是分流量系统的进一步发展。这种消毒系统很大成度上降低了初次设备的成本。对于初次投资有一定限制的工程，分流量全程式紫外线+臭氧消毒系统应为首选的方案。以下就各种消毒流程进行详细阐述，明确本工程采用分流量全程式紫外线+臭氧消毒+少量长效氯系统的优势。一，全流量半程式臭氧消毒：全流量半程式系统中臭氧投加量宜为0.8-1.2 mg/L，一般采用由射流器中产生的负压发生臭氧，射流器中饱和了臭氧的水再与主管水流合并，并在接触罐中反应不低于二分钟以达到杀菌的目的，并要求返回泳池的残留臭氧应尽量降低，此残留值的最高容许值为0.10 mg/L。游泳池水面上空空气臭氧含量不得超过0.2 mg/Lm3.。这样对于较大循环量泳池水在离开接触罐时，水中残留的臭氧均要在活性炭臭氧破坏层内分解掉，以保证返回池水中的臭氧低于0.06 mg/L。要使臭氧与水有足够的反应时间，又要使残留系统的臭氧不超过0.06mg/L，那就只有安装体积庞大的接触罐及活性炭破坏层，来吸收多余的臭氧。这样至少有30～40%臭氧白白浪费掉。这一方法还带来消耗接触罐活性炭，使其氧化而颗粒变小以至渗入水中，并且活性炭层易积累微生物，过滤效率降低。二，分流量全程式紫外线+臭氧消毒：经过池水净化过滤处理后的全部循环水量的25～30%进入射流管，臭氧投加量为0.4-0.6 mg/L并在接触罐中不低于二分钟后与系统水混合。由于模快中增加紫外线消毒，紫外线能够激发臭氧的活性，活性物质的氧化能力加大，杀菌大幅度增强，使得泳池消毒使用臭氧量降低，由此避免了泳池水中臭氧量过高.由于紫外线的作用，减小了接触罐体积，也不必使用活性炭来分解臭氧，这样对水质透明度更有了保证。此外，紫外线还可分解化合物，能很好地消除氯消毒剂产生的氯臭气味。而且臭氧不会改变水的水质，其杀菌能力也不受池水酸碱度的影响。另外军团菌是泳池中出现的极为危险的致病微生物，它能对抗余氯，但会被紫外光杀灭。因此在杀灭泳池里的军团菌上其它的消毒工艺是不能替代紫外线的。由于臭氧对水中的氨、氮去除效果较差，对水中有机氯化物无氧化效果， 增加紫外线消毒可弥补臭氧消毒不足之处。而且氧化后的有机碳上升，可能造成水中细菌的再度繁殖。也就是说臭氧消毒方式不能提供长效持续消毒的功能。为了保证池水中有一定残留杀菌剂，还要加氯消毒，使游离氯的氧化含量在0.4 mg/L左右。紫外线+臭氧消毒+少量长效氯消毒工艺中，大幅度降低了氯剂的使用量，使得对人体有害氯胺，三卤甲烷很大程度的降低，从而上保证了游泳者的人身安全。从上述讲解中，我们可看到本项工程选用分流量全程式紫外线+臭氧消毒+少量长效氯系统是最为合理的池水消毒方案。

4 池水加热

篇3

关键词：污泥调理；壳聚糖；硅藻土；联合调理；污泥比阻

中图分类号：TU992.3文献标志码：A文章编号：16744764（2017）01014007

收稿日期：20160720

基金项目：西华大学研究生创新基金（ycjj2016175）

作者简介：李澜（1992），男，主要从事研究方向为污染控制理论与技术研究，（Email）。

谷晋川（通信作者），男，教授，硕士生导师，（Email）。

Received：20160720

Foundation item：Graduate School of Xihua University Innovation Fund Project（ycjj2016175）

Author brief：Li Lan（1992）， main research interests： direction for pollution control theory and technology，（Email）.

Gu Jinchuan（corresponding author）， professor， master supervisor，（Email）.Performante of chitosan and diatomite recuperate municipal sludge

Li Lana，Gu Jinchuanb，Zhang Dehanga，Yang Hongmeia，Xu Chia， Xiao Yingxua，Chen Yia

（a.Civil Architecture and Environmental Engineering；

b.Biological Engineering Institute of Food，Xihua University， Chengdu 610039， P.R. China）

Abstract：Based on sludge specific resistance as the evaluation index， considering the sludge dehydration rate， filter cake moisture content and filtration time. To investigate the optimum condition of sludge conditioning with chitosan and diatomite， and the effect of improving sludge dewatering performance，and compared with the effect of polyacrylamide sludge conditioning. Results showed that first dose 0.5 g/g of diatomite recuperate sludge， add the 5 mg/g of chitosan with 30 r/min stirring speed to reaction in 150 s， sludge specific resistance decreased by 95.43%， dehydration rate rose to 91.02%， moisture content of sludge cake down to 83.13%， the filtering time dropped to 29.5 s.The effect of chitosan combined with diatomite recuperate sludge was significantly superior to that of independently conditioning by chitosan or diatomite， and the effect of combined conditioning improving overall performance of sludge dewatering was superior to that of polyacrylamide.

Keywords：sludge conditioning；chitosan；diatomite；combined conditioning；sludge specific resistance

S着社会经济和城市化的发展，水处理领域的生产量在不断的增长。截止2015年9月，中国污泥总量已经突破3 000万t/年，处理率仅56%[1]。污泥中水分含量达到95%～99%，脱水缩小体积才便于进一步处置[2]。但污泥的成分、结构复杂[3]，污泥直接进行脱水处理往往达不到预期的处理效果，因此，一般在脱水前需对污泥进行调理（也称为污泥的预处理）[4]，以改善其脱水性能、过滤性能、沉淀性能等[5]，从而实现经济有效的处置污泥。因此，污泥调理技术成为污泥脱水处置的减量化、稳定化、无害化、资源化的关键前置条件[6]。

污泥调理技术可按作用介质分类为物理法、化学法、生物法。物理法的应用局限性相对较为明显，生物法的研究起源较晚，化学法是目前污水处理厂中应用最为广泛的污泥调理技术[7]。随着污泥处理规模的扩大，为了追求更理想的调理效果，研究者们逐渐开始尝试多种调理试剂的联合使用，以得到更好的调理污泥的效果[8]。关于联合调理试剂的研究，目前研究者主要围绕着聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化铝等传统调理剂开展研究较多，如Huang Peng等[9]研究PAM联合蒙脱土、Li Xiaoxiao等[10]研究PAC联合聚二甲基二烯丙基氯化铵进行污泥调理。但有机合成高分子调理试剂大多具有生物毒性，且难以被生物降解，因此，天然、无毒、易生物降解的壳聚糖（CTS）替代有机合成高分子调理剂的研究已得到人们较多的关注[11]。壳聚糖又名脱乙酰甲壳质、甲壳胺、可溶性甲壳质，是甲壳素脱乙酰基的产物，在天然高分子多糖中是唯一的碱性氨基物质[12]。目前，壳聚糖调理污泥的研究大多集中在单独调理方面，很少有关于其联合调理污泥的研究报道。通过使用壳聚糖与硅藻土（DE）联合调理市政污泥进行了研究，分析了其综合脱水性能，探究了不同因素对调理效果的影响。

1试验方法与材料

1.1试验材料

试验污泥取样自成都市高新西区污水处理厂排泥池剩余污泥，未经浓缩且储存不超过1 h，取样当天分析污泥基本性质后，于恒定4 ℃冰箱中保存，每批次样泥保存时间不超过5 d，试验使用前，将污泥置于20±2 ℃气浴30 min。污泥性质见表1。

表1污泥基本性质

Table 1Basic properties of sludgeMC/%SRF/（1010m・kg-1）pHDR/%FCM/%TTF/s99.03±0.091.76±0.226.81±0.1182.96±2.8994.36±1.13135.3±15.7注：MC槲勰嗪水率；SRF为污泥比阻；pH为污泥体系pH值；DR为脱水率（试验抽滤参数非实际生产）；FCM为泥饼含水率（试验抽滤参数非实际生产）；TTF为污泥抽滤一定体积（试验取50 mL）所需时间。供试壳聚糖购于成都市科龙化工试剂厂，该壳聚糖为白色粉末状，等级为生化试剂，脱乙酰度≥85.0%。使用前将壳聚糖溶解于冰乙酸溶液配制成1 g/L浓度，当天配置当天使用，放置时间不超过24 h。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，具有特殊多孔性构造。其化学成分主要由无定形的SiO2组成，可用SiO2・nH2O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。试验所用硅藻土为化学纯，购于天津市科密欧化学试剂有限公司，成份含量见表2。

试验使用的冰乙酸（色谱纯），购自成都市科龙化工试剂厂；聚丙烯酰胺（工业试剂），分子量级为1 000万，阳离子度为40%，购自成都佳骏科技有限公司。

表2供试硅藻土成份含量

Table 2The selected diatomite content成份指标含量/%SiO2≥98.945Fe≤0.03氯化物≤0.01硫酸盐≤0.01重金属（以Pb计）≤0.005盐酸可溶物≤0.5其他≤0.5

1.2试验仪器

试验用到的主要仪器设备见表3。另有试验室自制布氏抽滤装置一套。表3主要仪器设备

Table 3The main equipment名称型号生产厂商电子分析天平BS124S北京赛多利斯仪器系统有限公司六连同步电动搅拌器JJ4江苏省金坛市医疗仪器厂试验室超纯水器UPTⅡ20成都优越实业有限公司pH计PHS3CW上海般特仪器制造有限公司旋转黏度仪NDJ5S上海精析仪器制造有限公司旋片真空泵2XZ1浙江黄岩黎明实业有限公司气浴恒温振荡器THZ82B江苏省金坛市医疗仪器厂精密鼓风干燥箱BPG9070A上海一恒科学仪器有限公司冰箱BCD649WE青岛海尔股份有限公司

1.3试验方法

1.3.1污泥调理量取100 mL污泥于200 mL烧杯中加入调理试剂，在室温条件下，置于搅拌器下以恒定的转速搅拌以混合均匀，充分反应后进行布氏抽滤脱水实验。单因素试验条件见表4、5。表4壳聚糖调理污泥试验条件

Table 4Chitosan regulate sludge test conditions用量（干污泥质

量比）/（mg・g-1）搅拌强度（转

速）/（r・min-1）反应时间/s130302.5606051201506.515024010300

表5硅藻土调理污泥试验条件

Table 5Diatomite regulate sludge test conditions用量（干污泥质

量比）/（g・g-1）搅拌强度（转

速）/（r・min-1）反应时间/s0.160300.2590900.51201500.751502401.03001.3.2分析方法采用指标分析法，污泥脱水性能的表征指标种类繁多，根据方静雨等[13]综合分析研究，污泥比阻与毛细吸水时间（CST）呈正相关，没必要同时测定，因此，试验主要分析污泥比阻下降率（相对原污泥），再衡量脱水率、泥饼含水率、过滤时间等指标，综合考虑污泥的脱水性能。

1）污泥比阻测定采用布氏抽滤法测定，根据过滤基本原理Carman公式推导得到比阻计算公式r=2PA2bμω（m/kg）（1）式中：P为过滤压力，mPa；A为过滤面积，m2；μ为滤液的动力粘滞度，mPa・s；ω为滤过单位体积的滤液在过滤介质上截流的固体重量，kg/m3；b为Carman公式中t/V～V的直线斜率；t为过滤时间，s；V为滤液体积，m3。

2）泥饼含水率测定采用重量法测定：取部分污泥置于蒸发皿中，于烘箱内105 ℃恒温烘干至恒重，放入干燥器中冷却后称重，根据式（2）计算结果。MC=m2-m1m2-m2（2）式中：m1为空蒸发皿质量，g；m2为湿泥及蒸发皿质量，g；m3为干泥及蒸发皿质量，g。

3）脱水率测定采用式（3）计算[14]。DR=mF-mwms-mDS×100%（3）式中：mF为滤液质量，kg；mW为添加调理试剂所含水分质量，kg；ms为污泥总质量，kg；mDS为干污泥质量，kg。

4）过滤时间测定污泥抽滤一定体积所需时间，试验根据单次抽滤污泥量（100 mL）取50 mL。

2结果与讨论

2.1壳聚糖单独调理污泥

壳聚糖作为弱阳离子天然高分子聚合物絮凝剂，影响其作用效果的因素有很多，通过单因素试验来初步确定各影响因素的作用条件，考察试剂用量、反应时间、搅拌强度3个因素对污泥脱水性能的影响。

2.1.1试剂用量的影响采用浓度为1 g/L的壳聚糖溶液，投加用量按表4选取，对供试污泥进行调理，搅拌强度选取150 r/min，反应5 min。观察污泥体系表象，随着壳聚糖在污泥中混匀，悬浮的污泥逐渐絮凝，最后整个体系中都存在细小的絮体矾花。污泥比阻随壳聚糖投加量的变化情况如图1所示。

图1CTS用量对SRF的影响

Fig.1The influence of dosage of CTS on SRF由图1可知，整体来看，随着壳聚糖用量的加大，污泥比阻不断减小，在0～5 mg/g的范围内急剧下降，5～6.5 mg/g范围内下降的比率趋于平缓，65 mg/g之后再加大壳聚糖用量，污泥比阻有所回升。为了分析出现拐点的原因，试验进一步探究壳聚糖用量对泥饼含水率和过滤时间的影响，其变化规律如图2所示。

图2CTS用量对FCM及TTF的影响

Fig.2The influence of dosage of CTS on FCM and TTF由图2可知，当壳聚糖用量超过5 mg/g后，泥饼含水率开始回升，说明此时过滤液所截流的干物质量开始减少；用量超过6.5 mg/g后，过滤时间也出现反弹。分析污泥比阻公式可知，比阻值与过滤液所截流的干物质量反相关，与过滤时间正相关，因而壳聚糖用量过高时污泥比阻下降率出现回升。通过本研究可确定壳聚糖最佳用量为5 mg/g。

2.1.2反应时间的影响投加浓度为1 g/L的壳聚糖溶液5 mL，搅拌强度稳定在150 r/min，对供试污泥进行调理，观察污泥体系表象，不同反应时间下，都存在细小絮体矾花，但矾花团规模有一定差别。污泥脱水性能随反应时间的变化情况如图3所示。

图3反应时间对SRF、FCM、TTF的影响

Fig.3The influence of reaction time on SRF，FCM and TTF由图3可以看出，改变反应时间对污泥比阻的影响比较小，反应时间为150 s时污泥比阻下降率相对最优为77.07%；泥饼含水率和过滤时间的变化波动比较大，当反应时间为60 s与150 s时，泥饼含水率接近85%，而从过滤时间来看反应150 s时污泥脱水性能有绝对优势。因此，壳聚糖调理污泥最佳反应时间为150 s。

2.1.3搅拌强度的影响投加浓度为1 g/L的壳聚糖溶液5 mL，固定反应时间150 s，对供试污泥进行调理，调理之后抽滤之前，观察到污泥体系中的絮体矾花形状大小有所不同，总体表现为强度越大矾花越小，图4是污泥比阻随搅拌强度的变化情况。

图4搅拌强度对SRF的影响

Fig.4The influence of mixing intensity of SRF分析搅拌强度改善污泥脱水效果的规律，可以看到污泥比阻随着搅拌强度的提升，呈现出明显的下降趋势。因此，本研究确定壳聚糖调理污泥最佳搅拌强度为30 r/min。

2.1.4壳聚糖调理污泥机理分析壳聚糖改善污泥脱水性能的能力，主要与自身带有羟基和氨基活性基团的长链结构有关[15]。壳聚糖的弱阳离子性与负电位的原污泥体系静电中和使得污泥颗粒脱稳，释放水分子，其吸附架桥作用使污泥凝聚成更大的絮体，从而使抽滤脱水变得更容易。同样的壳聚糖用量下，需要一定的反应时间让絮体凝聚，同时限于壳聚糖作为弱阳离子调理剂，与污泥形成的絮体强度不高，因此高强度搅拌会打散絮体矾花，使得污泥脱水性能变差。

由此，本研究确定壳聚糖调理污泥的最佳条件是投加5 mg/g在30 r/min的转速下搅拌反应150 s，污泥比阻下降率为92.80%。

2.2硅藻土单独调理污泥

2.2.1硅藻土用量对污泥脱水性能的影响在探究硅藻土调理污泥的影响因素过程中，发现反应时间及搅拌强度几乎无影响，主要作用变量是投加剂量，图5是污泥脱水性能随硅藻土投加量（干污泥质量比）的变化情况。

图5DE用量对SRF及DR的影响

Fig.5The influence of DE dosage of SRF and DR从图5中可以看出，随着硅藻土用量不断增加，污泥比阻不断下降，而下降的速度在0.5 g/g前后有明显的差距，如果考虑经济因素应用到实际生产，应采用0.5 g/g的硅藻土用量。同时有研究认为，污泥比阻不适用于有大量的调理剂投加到污泥中的情况，此时污泥固体浓度产生了较大影响[16]。若仅用比阻来评价污泥脱水性能的改善程度会存在偏差，因此本研究还采用脱水率来评价污泥的过滤脱水性能。脱水率的变化整体表现为先上升后下降，其峰值出现在0.5 g/g。因此，综合考]，硅藻土用量相对干污泥质量比最佳条件应为0.5 g/g。

2.2.2硅藻土调理污泥机理分析由于硅藻土自身无定形的SiO2特殊多孔结构，具有巨大的比表面积[17]，在污泥调理中以吸附作用为主，吸附需要一定时间但并不对过滤产生关键性影响，且在调理过程中并不产生如壳聚糖调理时的絮体矾花，这与试验观察表象保持一致，搅拌并不会阻碍吸附作用，因而反应时间及搅拌强度对硅藻土调理污泥几乎没有影响。

硅藻土ξ勰嗟奈附作用，对原污泥体系难脱水的稳定性是一种破坏，因此加大其用量可以降低污泥比阻，但当过量的硅藻土进入污泥后，会吸附更多水分，因此造成脱水率的反弹。

2.3壳聚糖与硅藻土联合调理污泥

2.3.1联合调理污泥投加顺序的影响联合使用调理试剂，除了考虑单独试剂本身最佳作用条件外，由于不同的调理剂存在不同的结构和作用方式，联合使用时，不同的试剂投加顺序可能会导致不同的调理结果。因此，考察了壳聚糖与硅藻土联合调理时，投加顺序的影响。两者联合使用，存在3种不同的工序：a）先投加壳聚糖搅拌混匀后再投加硅藻土搅拌混匀；b）先投加硅藻土搅拌混匀再投加壳聚糖搅拌混匀；c）壳聚糖和硅藻土同时投加到污泥中再进行搅拌混匀。

污泥采用5 mg/g壳聚糖与0.5 g/g硅藻土联合调理后，3种投加方式所得的调理结果见表6。表6联合调理不同工序下的污泥脱水性能

Table.6Joint control of sludge dewatering

performance under the different processes工序SRF/（109m・kg-1）DR/%FCM/%TTF/sa1.1189.4785.2931.58b0.8591.0283.1329.44c0.9190.6683.6436.99

从表6可以看出，先投加硅藻土比先投加壳聚糖的污泥比阻下降了23.77%，比一起投加下降了6.89%，脱水率、泥饼含水率及过滤时间皆有不同程度的改善，因此壳聚糖与硅藻土联合调理最佳的投加顺序应是先投加硅藻土再投加壳聚糖，这与陈畅亚的研究[16]相符合。分析其原因，硅藻土是拥有巨大比表面积的吸附剂，先投加到污泥体系，可以降低体系的稳定性，这种改变更有利于发挥壳聚糖的弱阳离子电位差絮凝效应，同时硅藻土在壳聚糖形成的大污泥絮体中相当于“骨架”作用，上诉的两者协同作用使污泥结构和性质朝有利于脱水的方向变化，整个过程可以看作是对污泥体系的“打乱-重建”的历程。

2.3.2两种试剂联合与聚丙烯酰胺的调理效能比较从调理试验表象观察，投加聚丙烯酰胺比联合投加调理污泥所形成的絮体矾花体积更大，且在搅拌强度150 r/min下反应5 min并不会被打散，调理后污泥体系上清液也更澄清。聚丙烯酰胺调理污泥时，污泥比阻的变化规律如图6所示。

图6PAM用量对SRF的影响

Fig.6The influence of PAM dosage of SRF由图6可知，随着聚丙烯酰胺投加量的增加，污泥比阻急剧下降，其最佳效果是投加量为3 mg/g时，污泥比阻的下降比为96.02%。与之前研究所得的壳聚糖与硅藻土联合调理的相对最佳效果相比（见表7），当先投加0.5 g/g硅藻土再添加5 mg/g壳聚糖反应时，污泥比阻的下降比为95.43%，两者的效果十分接近。而比较脱水率及泥饼含水率，聚比稀酰胺的调理效果不占优势。表7联合试剂与聚丙烯酰胺调理污泥综合性能比较

Table.7Combined reagent compared with polyacrylamide

regulate sludge comprehensive performance调理试剂SRF下

降率/%DR/%FCM/%TTF/sPAM96.0288.2689.7219CTS+DE95.4391.6282.3029.5

3结论

1）壳聚糖单独调理污泥的最佳条件为5 mg/g用量、150 s反应时间、30 r/min搅拌强度，污泥比阻下降率可达到92.80%。

2）硅藻土单独调理污泥的最佳用量为0.5 g/g用量，污泥比阻下降率可达到65.08%，脱水率可增加至88.33%。

3）壳聚糖与硅藻土联合调理污泥的最佳工序为先投加硅藻土再投加壳聚糖，对污泥脱水性能的改善明显优于壳聚糖或硅藻土单独调理。

4）联合调理与聚丙烯酰胺调理污泥的效果相比，降低污泥比阻的能力十分接近，改善脱水率及泥饼含水率的能力明显更优。

参考文献：

[1] 何强，吉芳英，李家杰.污泥处理处置及资源化途径与新技术[J].给水排水，2016，42（2）：13.

HE Q，JI F Y，LI J J. Sludge disposal and utilization ways and new technology [J]. Water Supply and Drainage， 2016 （2） ： 13.（in Chinese）

[2] ZHANG W J， XIAO P， LIU Y Y， et al.Understanding the impact of chemical conditioning with inorganic polymer flocculants on soluble extracellular polymeric substances in relation to the sludge dewaterability [J].Separation and Purification Technology， 2014，132：430437.

[3] MARIA C R， MONICA E B， MARIA C B.Quantification of viable helminth eggs in samples of sewage sludge [J].Water Research，2016，103：245255.

[4] NEYENS E，BAEYENS J. A review of thermal sludge pretreatment processes to improve dewaterability [J].Journal of Hazardous Materials， 2003， 98 ： 5167.

[5] CANO R， PREZELVIRA S I， FDZPOLANCO F. Energy feasibility study of sludge pretreatments： A review[J].Applied Energy， 2015，149：176185.

[6] 王雅婷.城市污水厂污泥的处理处置与综合利用[J].环境科学与管理，2011，36（1）：9094.

WANG Y T. Comprehensive utilization of urban sewage treatment and disposal of sludge [J]. Journal of Environmental Science and Management， 2011， 4 （1） ： 9094.（in Chinese）

[7] MUZAMMIL A， NAIEF H A， BARAKAT M A.Wastewater sludge stabilization using pretreatment methods [J].Process Safety and Environmental Protection，2016，102：615632.

[8] 闫路兵，卢朝亮，刘永德.污泥脱水技术研究进展[J].中国资源综合利用，2014，32（12）：3940.

YAN L B， LU C L，LIU Y D. Sludge dewatering technology research progress [J]. Journal of Comprehensive Utilization of Resources in China， 2014， 32 （12） ： 3940.（in Chinese）

[9] HUANG P， ZHAO X W，YE L. Intercalation behavior and enhanced dewaterability of waste sludge of cationic polyacrylamide/montmorillonite composite synthesized via in situ intercalation polymerization [J]. Composites Part BEngineering， 2015， 83 （15） ： 134141.

[10] LI X X，ZHANG Y J，ZHAO X L，et al. The characteristics of sludge from enhanced coagulation processes using PAC/PDMDAAC composite coagulants in treatment of micropolluted raw water[J]. Separation and Purification Technology， 2015， 147（16）： 125131.

[11] 林霞亮，周兴求，伍健东，等.无机混凝剂与壳聚糖联合调理对污泥脱水的影响[J].工业水处理，2015，35（10）：3841.

LIN X L，ZHOU X Q，WU J D， et al. Inorganic coagulants with chitosan regulate impact on sludge dewatering [J]. Industrial Water Treatment， 2015， 35 （10） ： 3841.（in Chinese）

[12] 陈诗琪，张贤明.天然高分子壳聚糖的特性及其应用[J].应用化工，2016，45（1）：152155.

CHEN S Q，ZHANG X M. The characteristics of the natural polymer chitosan and its application [J]. Journal of Applied Chemical Industry， 2016， （1） ： 152155.（in Chinese）

[13] 方o雨，马增益，严建华，等.污泥脱水性能指标的比较分析[J].能源与环境，2011，4：5153，62.

FANG J Y，MA Z Y，YAN J H， et al. Comparison of sludge dewatering performance analysis [J]. Energy and the Environment， 2011， 4：5153，62.（in Chinese）

[14] QI Y，THAPA K B，HOADLEY A F A. Benefit of lignite as a filter aid for dewatering of digested sewage sludge demonstrated in pilot scale trials[J].Chemical Engineering Journal，2011，166（2）：504510.

[15] 李晶，胡文容.壳聚糖絮凝剂对污泥脱水性能影响的研究[D].济南：山东大学，2008.

LI J，HU W R. Chitosan research on the effects of flocculant on the sludge dewatering performance [D]. Jinan： Shandong University， 2008.（in Chinese）

[16] 陈畅亚，张盼月，曾光明.壳聚糖改性粉煤灰联合调理改善污泥脱水性能及机理初探[D].长沙：湖南大学，2012.

CHEN C Y，ZHANG P Y，ZENG G M. Chitosan modified fly ash joint control and improve sludge dewatering performance and mechanism of a preliminary study [D]. Changsha： Hunan University， 2012.（in Chinese）

篇4

强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别，主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附－架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水体投入混凝剂后，一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用，胶体扩散层被压缩，ξ电位降低，胶体脱稳；另一方面通过吸附－架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀，最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化，它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用；又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果，从而可以提高污染物的去除率。但是，要取得良好的混凝效果还和许多因素有关，其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件，使混凝剂在最佳条件下起作用，才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。

1 强化混凝技术在国内外的应用

1.1 在生活污水处理中的应用

英国[3]早在1870年就开始应用混凝技术，但很快被生物处理所取代，到了20世纪80年代，随着新型高效混凝剂的不断问世，同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率，强化混凝技术开始应用于实际工程。

美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多[4]，但是在城市污水处理中也有报道[5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物（0.15 mg/L），与10 mg/L的FeCl3复配处理城市污水，连续运行6 a，SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%左右，同时对磷和重金属的去除效果也很好，而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右。南加利福尼亚4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进，投加FeCl3混凝剂和部分助凝剂，处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺，SS去除率达到了85%，BOD5的去除率增加到50%以上。Mete等[6]认为，从经济和技术上来讲，强化混凝法是一项简单而有效的水处理技术，能有效去除水中溶解性有机物、胶体杂质等。

此外，以色列[7]、埃及[8]、日本[9]和挪威等国[10]对强化混凝的研究和应用均有较多成功的实例。近年来，随着环境保护力度的加强，强化混凝技术在我国也得到一定的发展。

Harleman等[11]在香港最大的一座CEPT污水处理厂建造之前，曾做了强化混凝工艺和常规一级处理工艺的比较试验。试验表明，10 mg/L的FeCl3和0.15 mg/L的聚合物能使SS的去除率从71%提高到91%，BOD5的去除率从42%提高到80%，且可节省30%沉淀池体积。

台湾的Chen Chiuyang研究了城市污水排海前的强化混凝处理，投加硫酸铝和PAC各30 mg/L，沉淀1 h，SS和BOD5的去除率分别为70%和60%，比强化处理前提高了25和35个百分点。

王东海[12]、任洁等[13]采用无机絮凝剂处理低浓度生活污水，当PAC投加量为30～50 mg/L时，CODCr去除率达70%以上，达标排放。

强化混凝处理生活污水在国内外均有很多成功的实例，北欧大型湖泊周边城镇和南欧地中海沿岸城镇经常采用强化混凝技术作为生活污水处理技术，可以说强化混凝是仅次于生化处理的生活污水处理主流技术。在强化混凝技术研究和应用方面，国内外均注重于现有常规混凝剂及絮凝剂的组合或复配，以求达到低成本和高去除率的统一。相对于常规生化处理工艺，强化混凝技术可以节省工程投资，减少水处理成本费用和节约用地面积，特别是该技术对导致水体富营养化元素之一的总磷的去除率能达到90%以上，是很多常规生物处理技术不可比拟的。因此，强化混凝技术是解决我国城镇由于资金不足导致污水处理率低的出路之一。上海市在建的两个超大型污水处理厂：竹园污水处理厂（一期）与白龙港污水处理厂（设计日处理能力分别为170万m3与130万m3）也采用以强化混凝为主的处理工艺流程。随着强化混凝技术在我国的普及，2003年颁布的国家城镇污水处理厂排放标准(GB 189118－2002)中对该工艺技术的排放标准进行了规定。

1.2 在工业废水处理中的应用

强化混凝技术广泛应用于工业废水的（预）处理，特别是在化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中更为普遍。阮湘元等[14]用PAC、PAM预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准；朱虹等[15]研究表明，新型絮凝剂聚磷硫酸铁是一种更为有效的染整废水处理絮凝剂。另外，强化混凝在染整废水的脱色处理中应用较多，这方面，李春华等[16]做过比较详细的综述。

此外，强化混凝在造纸废水处理中的应用较多，李福仁[17]用PAC与PAM复配预处理，联合气浮工艺处理高浓度CTMP制浆造纸废水，处理效率高，出水水质稳定，可直接排入城市污水处理厂集中处理；张学洪等[18]比较了多种混凝剂对造纸废水的处理，发现PAC最为合适，不必调节pH，出水达国家污水排放标准。

强化混凝在其他工业废水处理中的应用国内常有报道。姚文娟等[19]研究表明，PAC、壳聚糖、膨润土和PAM等絮凝剂对酒精槽的离心废液有较好的絮凝效果，SS去除率为86.57%～89.62%，CODCr去除率为58.2%～59.2％；相波等[20]用Na2S、FeCl3、PAM复配对铜酞菁废水预处理，联合缺氧-好氧生物接触氧化工艺，取得良好的效果，各项指标均达国家一级排放标准。吴敦虎等[21]研究表明，用聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铝铁混凝剂处理COD为1000～4000 mg/L的制药废水，去除率达80%。

与生活污水的强化混凝技术相比，工业废水的强化混凝技术研究更注重于针对不同种类废水或污染物，开发处理效果更佳的新型混凝剂或含有新型混凝剂的复配混凝剂，以及强化混凝与其他工艺的联合使用，而对经济方面的要求相对较宽松。这是由于一些工业废水含有有毒有害物质不能直接进行生物处理的原因。因此，研究更多更有效的新型混凝剂将推动强化混凝技术在工业废水处理中的应用，也是治理工业废水污染的有效方法之一。

1.3 在污染地表水处理中的试验

近几年，强化混凝在污染地表水处理中的应用渐渐受到关注。中科院王曙光等[22]采用聚合氯化铁（PFC）为混凝剂，对深圳市的龙岗河、观兰河、燕川河、大茅河水体进行了强化混凝处理的试验研究。结果表明，当PFC投加量为50 mg/L时，观兰河（原水CODCr=48.0 mg/L）的CODCr去除率达70%以上，浊度去除率达91%，TP的去除率达到95%，TN的去除率达41%；大茅河（原水CODCr=84.0mg/L）的CODCr去除率达到50%以上，浊度去除率达78%，TP的去除率达96.5%，TN的去除率达41.6%，对重金属也有一定的去除效果。处理后水质达到或接近地面水水质标准。

孙从军等[23]以多种混凝剂，对数条严重污染的苏州河支流水体进行强化混凝实验室研究。结果表明，硅藻土较为有效，在最佳投药量为200 mg/L的条件下，CODCr去除率为43%～59%，P去除率为92%～100%，但NH3-N几乎没有去除。

Cheng Wenpo等[24]用Al2(SO4)3、PAC、FeCl3和 PFS等混凝剂处理水库水。结果表明，PFS比 FeCl3有更好的溶解性有机物（DOC）去除率和更少的铁残留；Al2(SO4)3对浊度、色度和细菌的去除效果最好，但是对DOC的去除效果不够理想；当PFS和 Al2(SO4)3联合使用时，处理效果最佳，DOC、浊度、色度都能得到很好的去除。

污染地表水是介于污水和清洁地表水之间的那部分水，特别是小型封闭水体，包括污染的城市景观水体。这部分水体的治理，是强化混凝技术应用的新领域，国内已开始研究。由于其污染物浓度较小，相对去除率较低，但是磷的去除相当可观，能有效防治水体的富营养化，具有广阔的应用前景。通常可以采取建造构筑物或直接投撒的方式来实现污染水体的强化混凝处理。上海佛欣河道公司应用投撒混凝剂来压制藻类的泛滥取得较好的效果。但是，某些混凝剂的安全性令人担忧，特别是一些新型高效混凝剂和生物混凝剂的应用，在考虑到其处理效果和处理成本的同时，更应考虑其安全性。

2 强化混凝技术研究新进展

2.1 混凝剂研究新进展

2.1.1 无机高分子混凝剂

无机高分子混凝剂（Inorganic Polymer Flocculant，IPF）以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点，越来越受到人们的重视，逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂[25]，被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列，如PAC、PAFC等，但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世，并显现出不凡的混凝效果，如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此，无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能的发展趋势，但品种繁多，产品质量不够稳定。在今后的研究应用中，应优化混凝剂的制备工艺，改进产品的性能和稳定性，同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方，并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术，进一步提高混凝效果。

2.1.2 有机高分子絮凝剂

有机高分子混凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥而起作用，它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸，絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3～5倍[26]，所以在强化混凝中得到广泛应用。

有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大，分子链官能团多的结构特点，在市场上占绝对优势，其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛，由于其残留单体具有毒性，限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛，价格低廉，无毒，易于生物降解等特点显示了良好的应用前景，但由于其电荷密度小，分子量较低，且易发生生物反应而失去絮凝活性，使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点，特别受到关注。其中，淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目[27]。因此，研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂是今后的发展方向。

2.1.3 其他混凝剂

除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外，微生物絮凝剂（Microbial Flocculants MBF）近年来受到研究者极大关注[28]。它是利用生物技术，从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理絮凝剂[29]。MBF可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷，易于生物降解，无二次污染。目前，已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域，取得了良好的絮凝效果[30]。但是，目前国内的研究多限于对其在实际应用中的研究，而对其作用机理等基础性研究较少，有待进一步加强。余荣升等[31]指出，由于生物技术的飞速发展，人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如，即可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效MBF，这样不仅可大大降低絮凝剂的投加量，还可以降低处理成本。

另外，近年来矿物类混凝剂也有一定的发展，粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道，黄彩海[32]、于衍真等[33]制备的粉煤灰混凝剂，混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂，可用于各种工业废水的处理。

2.1.4 混凝剂的改性和复配

混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能，提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明，聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold [35]、李尔 等[36]也做过类似的研究，表明两种或两种以上混凝剂处理废水，处理效果优于单一混凝剂的使用，有机和无机混凝剂相配合更为有效，具有广阔的工程应用前景。

2.2 强化混凝机理研究新进展

2.2.1 表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用

70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法，认为颗粒物界面上与H+、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应，此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法，按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述，因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式，近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂，主要应用计算机模块来进行多组分多相的复杂计算，目前主要的计算机程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al(OH)3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式，计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数，得到了与实验数据相吻合的计算结果。

2.2.2 分形理论在强化混凝中的应用

分形理论用于对混凝的研究也是一种有效的新手段。絮体结构和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位，其大小、强度、密度与穿透性等特点对于污泥处置和出水水质至关重要，其形成往往具有分形特征。通过分形结构分析，用一非整数维数来描述非规则体中的无规则程度，为这些看起来复杂不规则形态提供一种数学框架，从而得以定量的描述，而分形结构分析中最重要的特征参数是分形维数（分维）。一般认为，对应于分形体的不规则和复杂性或空间填充程度，分维不同则反映了聚集体结构所具有的开放程度，在混凝研究中应用分维可以对不同条件下形成的絮体结构进行更为准确的描述。关于分形理论和研究方法及其在强化混凝中的应用，王东升等[38，39]作过比较详细的论述。

2.2.3 混凝作用机理研究逐渐向半定量仍至定量化发展

表面络合理论和分形理论的引入推动了混凝研究的半定量和定量化进程，发展了多种计算模式和软件，但多限于应用在传统混凝剂，对新型高分子混凝剂混凝过程的计算尚存在困难，有待进一步的研究。王东升等[40]以典型IPF-颗粒物-水溶液体系的相互作用为例，对Dentel的吸附沉积-电中和模式（Precipitation Charge Neutralization Model，PCNM）作了适当改进，能够较好地预测聚合铝的混凝特征，实验结果与模式预测值基本吻合。

2.3 其他方面研究新进展

2.3.1 混凝过程的在线控制

由于流动电流原理及其检测技术在混凝中的应用，实现了混凝过程的在线控制，保证了混凝剂的最佳投药量。另有报道，利用水中颗粒物对光的散射作用能很好地实现混凝过程的在线监测。金鹏康等[41]根据这一原理研制的光散射颗粒分析仪（Photometric Dispersion Analyzer，PDA）对腐殖质混凝过程进行在线监测，并对得到的FI(Flocculation Index)曲线的特征参数进行分析，发现FI曲线及其特征参数受混凝剂投药量的影响很大，其变化情况与胶体稳定情况（ξ电位）及混凝效果（TOC去除率）具有良好的相关性，说明这种在线监测技术对混凝过程的在线监测是有效的。

2.3.2 强化混凝设备的开发

混凝设备中混合器最为关键，其主要作用是让药剂与水尽快混合。常用的混合设备有水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、机械搅拌混合、涡流式混合及射流混合等，其中射流混合是混合技术的新发展，具有混合速度快，功率损失小、絮凝效率高等优点[42]。具体过程为用注入管将絮凝剂注入接近反应池的进口处，注入管的侧面周边有几个小孔，混凝剂经小孔以很大的速度进入。在垂直于原水管的中轴处水流的紊动强度最大，混凝剂射流由此进入最易与原水完全混合。

3 结 语

强化混凝技术近年来得到了迅速的发展，在研究和应用中都取得了较大的进步。由于一些新理论新方法的引入，使对强化混凝的研究得以深入，特别是一些基础性的机理研究越来越受到重视，但由于强化混凝是一个相当复杂的过程，其中的许多问题有待于进一步的深入研究，特别是以下几方面应得到加强：

（1）继续研制高效混凝剂和混凝设备，提高其混凝效果，降低其生产成本；

（2）加强强化混凝的机理研究，寻找研究强化混凝的有效方法，如研究无机高分子絮凝剂中最佳形态的鉴定和定量分析方法等，最大限度地提高其中最佳形态的含量及其稳定性；

（3）加强强化混凝动力学的研究，将化学反应动力学与混合的流体动力学结合起来全面描述絮凝剂投入水中后的形态变化及污染物的脱稳模型，以便对强化混凝进行预测和控制，最终服务于工程实践。

参考文献

1 戴之荷.受污染水处理技术在我国的应用.给水排水，2002，28（1）：8～12

2 徐祖信.河流污染治理技术与实践.北京：中国水利水电出版社，2003．405～413

3 侯世全，杨德伟，宋晓明．生活污水强化一级处理工艺的研究进展．铁道劳动安全卫生与环保，2002， 29（5）：221～222

4 邓忠良，朱 云，肖 锦．强化混凝用于微污染水源水处理．工业水处理，2002，22（8）：4～6

5 李福勤，华玉芝，孟文芳，等．煤矿生活污水强化一级处理的可行性研究．煤矿环境保护，2000，14（1）：63～66

6 Mete，Azra.Flocculation as a treatment method for printing ink wastewater.Water Environment Research，2000，72（6）：680～687

7 姜应和，张发根．混凝法在城市污水强化处理中的应用．中国给水排水，2002，18(3)：30～32

8 尤作亮，蒋展鹏，祝万鹏，等.城市污水强化一级处理的研究进展.中国给水排水，1998，14(5)：28～30

9 桥本奖.新活性污泥法.李至时译.北京:学术书刊出版社，1990

10 栾兆坤，汤鸿霄. 经济有效的城市与纳污河污水强化絮凝工艺技术系统. 科技纵横，2001，(增刊):34～36

11 Harleman D.Hongkong Harbor Cleanup.Water Environment & Technolgy，1997，9(3)：47～50

12 王东海，文湘华.低浓度生活污水化学强化一级处理的试验研究.给水排水，1999，25(9)：10～13

13 任 洁，王 闯，邵志刚.上海合流污水物化法强化一级处理的中试研究.给水排水，1999，25(9)：8～10

14 阮湘元，白 燕，李 纠，等.混合絮凝剂预絮凝沉降—电催化降解染整废水研究.应用科技，2002，29（2）：44～49

15 朱 虹，王仲秋.聚磷硫酸铁在活性染料废水处理中的应用.工业水处理，2001，21（6）：24～26

16 李春华，张洪林，蒋林时.絮凝剂在染废水脱色中的应用进展.辽宁城乡环境科技，2002，22（4）：8～11

17 李福仁.化学絮凝—气浮工艺在处理高浓度CTMP制浆造纸废水中的应用.中国环境监测，2001，17（6）：57～60

18 张学洪，解庆林，李金城，等.造纸废水的混凝处理研究.桂林工学院学报，2000，20（2）：189～191

19 姚文娟，李 绩，肖冬光，等.絮凝法处理酒精废液的研究.酿酒科技，2001，105（3）：62～64

20 相 波，唐文伟，李义久.混凝沉淀—缺氧—好氧生物接触氧化法处理铜酞菁废水的研究.上海环境科学，2003，22（5）：329～331

21 吴敦虎，李 鹏，王署光，等.混凝法处理制药废水的研究.水处理技术，2000，26（1）：53～59

22 王曙光，栾兆坤，宫小燕，等.CEPT技术处理污染河水的研究.中国给水排水，2001，17(4)：16～18

23 孙从军，王 敏，程 曦.硅藻土混凝剂在污染河水处理中的应用研究.上海环境科学，2003，22（4）：275～278

24 Cheng Wen Po，Yu Ruey Fang，Chen Chien Hsun，et al .Enhanced Coagulation on Reservoir Water by Dual Inorganic Coagulants.Environmental Engineering Science，2003，20（3）：229～235

25 施 周，童 丽.新型无机高分子混凝剂的研制与应用.湖南城建高等专科学校学报，2002，11（1）：34～36

26 游晓宏，陈晓琼.混凝技术及其发展.工业水处理，2002，22（11）：7～9

27 邹龙生，王国庆.有机絮凝剂的现状和未来.化工技术与开发，2002，31（4）：22～24

28 游映玖.微生物絮凝剂的研究现状和成果.环境科学与技术，2002，25（1）：43～45

29 辛宝平，庄源益，李 彤，等.生物絮凝剂的研究和应用.环境科学，1998，6(5)：57～59

30 严三强，邓正栋.微生物絮凝剂及其在污水处理中的应用.四川环境科学，2003，22（2）：31～34

31 余荣升，徐龙君.微生物絮凝剂的现状与前景分析.环境污染与防治，2003，25（2）：77～79

32 Yu Yanzhen，Li Guozhong，Fu Xinghua.Properties of Fly Ash Coagulant.Acta Scientiae Circumsaneiae，1998，18(4):431～434

33 Xia Changbin，He Xiangzhu，Li Deliang.Studies on the treatment of toxic phenols wastewater in coke plant with fly ash trented by acid.Industrial Water Treatment，2000，20(4):22～24

34 江霜英，高廷耀.上海污水二期工程污水化学强化处理的试验研究.上海环境科学，2002，21（1）：40～42

35 Petzold G，Nebel A，Buchhammer H M，et al.Preparation and characterization of different polyelectrolyte complexes and their application as flocculants.Colloid Polym Science，1998，276(2):125～130

36 李 尔，范跃华.采用强化混凝法提高污水处理效能.华中科技大学学报(城市科学版)，2002，19（3）：92～94

37 王向天，黄君礼，汤鸿霄.高岭土与二氧化硅的表面酸碱性质定量模式计算.哈尔滨建筑大学学报，2001，34（3）：56～59

38 王东升，汤鸿霄，栾兆坤.分形理论及其研究方法.环境科学学报，2001，21（增刊）：10～16

39 王东升，汤鸿霄.分形理论在混凝中的应用与展望.工业水处理，2001，21（7）：16～19

40 王东升，汤鸿霄，Gregory Jhon.IPF混凝过程的定量计算模式（I）：PCNM的应用.环境科学学报，2003，23（2）：183～187

篇5

关键词：市政工程；给排水；现状；规划设计；污水处理；评析；解决方法

0 前言

目前，从各个城市供排水建设的现状来看，城市给水、排水虽然取得了很大的成绩，但是问题然不少。许多城市还存在给水不足、排水不畅的问题，这也成为困扰市民的一件头等大事。在新的历史条件下，城市建设必须走可持续发展道路，提倡省地节能的理念。因此，本文通过对宏观、中观、微观意义上的市政给排水的设计进行评析，以寻求城市水资源的合理利用之路，实现未来城市的可持续发展。

1 当前市政给排水存在的问题及对策

多年来，我国城市水厂大量扩建改建，乡镇供水大面积普及，出现了前所未有的给水建设，但是由于城市环保措施还跟不上发展需要，致使一部分地面水源及地下水源受到了不同程度的污染。针对这种状况广大，给水工作者通过不断探索有关技术对策，不断发展新的水处理技术，使我国的给水工程建设得到了较大的提高。

1.1 城市地面水厂建设规模越来越大，而地下水源供水的比重日益缩小，水源水量或水质也很难满足一些城市的供水要求 ，因此出现了不少长距离的引水工程。

1.2 由于受到城市污水的影响，使部分水源受到污染。为解决无水可饮用的地区用水．许多城市开展了对水处理工艺的研究，以寻找适合中国国情的对策：一是出现了对被污染水的处理工艺的研究；二是对一些特殊水的处理技术； 三是对高浓度水哥低温低浊水的处理技术，取得了新的成果。

1.3 目前我国大部分地面水厂处理工艺仍然以常规处理为主，即混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒。已有少数城市当水源受到污染影响时，采用了深度处理。

2 城市排水工程的发展现状

几年来，随着我国环境保护要求的提高和给水工程建设的迅速发展，排水工程建设技术和污水处理工艺也相应得到了发展。在建没过程中，我国排水工作者博采众长，结合国情应用和探索了大量工艺技术 ，从而在排水工程建设的规模和质量方面都取得了较好的成果。

（1）在排水体制上，原建有合流制管道系统的城市或区域一般都保留利用，但进行了改造、增建或玩少了污水截流管。对污水污泥的处理多数采用机械脱水，脱水机械倾向于带式压滤机，新建的规模较大的污水厂，则倾向予建立污泥消化池，所产生的沼气用来发电或解决场内供热。

（2）2010来大众城市倾向于集中建立污水厂，规模逐渐增大，建设了2 5 - 4 0万立方米的污水厂。污水厂的进水一般含有3 0―7 0 ％工业废水，但要求工厂废水进行预处理后才能接入城市污水处理厂。一级污水处理厂的工艺普遍要采用活性污泥法，大多用鼓风机转送空气为氧源。此外，当前普遍重视城市污水厂出水的利用。尤其是一些水源缺乏的北方城市。

（3）由于城市内水体的环境容量有限和建设资源较紧，近年来许多沿江沿海城市将污水收集起来，铺设专用管道，将污水远距离输送至大水体做深水稀释排放的工程。处理厂运引的监控系统，新建污水厂一般均采用分散控制集中显示仪表系统。 为节约电耗， 根据曝气池溶解水平来控制鼓风机组的运行，也已在一些污水厂中突显。

（4）在处理工艺上大部分城市污水处理厂处理工艺流程为：格栅、沉砂、初沉、曝气、二沉和消毒。但是 20世纪 80年代后新建的城市污水厂，考虑了控制氨氮的要求．应用生物脱氮原理，在曝气池设计上使污水到达了消化程度。有些城市污水厂出水回用时，往往将二级处理出水再经砂滤或混凝沉淀加深处理。对于排入大水体不稀释的污水系统，目前的做法是在建造排放管的同时建设格栅、沉砂等预处理装置，保留日后建设二级处理厂的土地和流程要求，污水排放管要求伸人深水区域做扩散排放，以促进与大水体的稀释混合，减少对水环境的影响。

3 市政给排水规划设计的评析

3.1 宏观意义上的规划设计

3.1.1防洪排涝的规划设计

(1)防洪排涝是城市的生命线，防洪排涝规划设计主要针对外洪和内洪。外洪以防为主，如防洪堤、水库等；而内洪则是排蓄为主。对城市而言，在规划重现期内，没有“涝”的概念比较合适，只有雨水如何及时排除或滞蓄起来的问题。过去排涝标准三天暴雨三天排完或24小时暴雨24小时排完，指的是郊区和农田，这种标准是无法适应现代城市的发展要求的。因此将“防洪排涝规划”称为“城市防洪规划”(防外洪)和“城市排洪规划”(排内洪)则更合适。

(2)排洪与排水标准衔接问题。城市排水是解决较小汇流面积上短历暴雨产生的排水问题，采用的是暴雨公式，暴雨时段控制在5 min一120 min，选用暴雨样本是年超大值法;而排洪考虑的汇水面积大，目前采用都是水文公式(也称为暴雨推理公式)，使用某重现期(如十年一遇)24 h暴雨量为基本数据，其选用暴雨样本是年最大值法。因此进行防洪排洪规划时，应充分考虑排洪与排水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据城市重要性以及排洪流域面积的大小因素综合考量后确定。排洪汇水面积越大，重现期标准越高，大中城市排洪标准不宜小于10年一遇(水利标准)。

(3)排洪方法。排洪方法主要有地面全抬高方案和雨水泵加滞洪区方案(地面不抬高或部分抬高)。对于山区，考虑到内洪来得快，退得快，设置雨水泵站效益不大，宜采用全抬高方案，但同时也要考虑现状村庄过渡，可设置局部的抽排设施。

3.1.2平衡区域水资源及区域供水

水资源在时间与空间上存在分布不均以及水质性缺水现象，平衡区域水资源及区域供水，在设计工作中需要考虑到以下几点：

（1）认真进行水资源平衡，优化水资源配置

要做到水资源平衡，就要做好需水量预测工作。需水量考虑的主要因素有:城市和村镇生活用水、市政(含消防)用水、工业用水、农业灌溉用水、畜牧业用水、渔业用水，还要考虑流域江河本身生态流量需求。其中工业用水量预测可用用地指标法，也可用万元工业产值法。

（2）为发展区域供水做铺垫

区域供水未来发展主要体现在以下几个方面:一是改善城乡供水水质，提高乡镇居民的生活质量;二是置换水源，有效控制地下水过量开发，促进水资源合理利用;三是避免了重复建设，节约宝贵资源和有限资金;四是促进了供水行业集约化发展，增加了企业经营效益，提高管理水平。

3.1.3 污水处理集中与分散的讨论

长期以来，我国的某些污水处理企业还比较推崇污水集中处理，理由是污水厂规模经营，效率高，污水厂运营成本低，处理出水水质有保证等。但随着时间的推移，其缺点也逐步暴露出来，过度集中污水处理主要存在如下问题:一是巨额管网投资(越下游管径越大，投资巨增);二是运营的高能耗(中途提升泵站多，能耗大);三是无法进行中水就近利用。因此，有必要采用BOT形式营建，通过BOT形式可以有效对污水适度分散处理，污水适当分散处理也是区域污水处理发展的方向。

3.2 中观意义上的规划设计

3.2.1给水系统规划设计

随着变频供水设备大量使用，特别是利用城市给水管网压力智能直接供水装置的推广应用(取消屋面水箱)，在中观层面出现问题是城市供水日变化系数变大，高峰供水量增大，从而相应加大水厂供水规模。基于此情况，城市供水系数应考虑设置对置水塔或高位水池的方式来降低日变化系数，并提升供水安全度。同时给水系统规划设计应充分考虑近远期结合，为未来留下发展空间，譬如道路管线综合时给水管位的预留，给水管径合理确定等等，避免重复投资，争取效益最大化。

3.2.2雨水系统规划设计

雨水系统规划设计应与城市防洪排涝规划和城市竖向规划相结合，特别是地处平原、盆地的城区，这三者有机配合显得更为重要。譬如，市区内河设计标准采用五年一遇不漫溢(水利标准，相当于城建一年一遇标准)，而相应道路排水重现期P=1年情况下，两者洪峰相遇是经常性的，雨水管道出口经常是压力出流，因此雨水系统要进行必要的压力流校核，同时与竖向标高相协调，避免在重现期P=1情况下，雨水溢水路面。

（1）尽量利用已建排水设施，局部地势过低处采用抽排的尽量减少抽排范围。对原有地面偏低的旧村落设临时泵站，在旧村改造的同时，逐步提高现状地面标高，形成自然的雨水排放系统。

（2）尽快完善管道建设，坚持排水工程设施建设与镇政和交通道路建设同步进行。加强排水管理，健全管理机构，做好水土保持工作，及时进行管渠、河道清淤，保证雨水排放系统的畅通。

（3）全面实施防洪防潮规划，加快整治河道，建设高标准防洪工程。对于挤占河流行洪断面的阻水构筑物，要结合河道整治规划实行清障、改建或重建。充分发挥汇水面积内湖洼、河、渠道、水库的调蓄能力。例如据初步计算，某水库的控制集水面积 2.0km2，总库容62.0万m3，多年来该水库很少泄洪。当遇10年一遇雨洪时，该水库按不泄洪运用，可将下游天然洪峰流量101m3/s减为80.8m3/s；另一与其相连的水库容为9.22 万m3，集水面积为2.3km2，按平切法计算，可把该区间10年一遇洪峰流量50.0m3/s削减至29.0m3/s。两水库联合运用后，可将笔架山水10年一遇的洪峰流量减为59.8m3/s。可见，调洪运用后对于削减洪峰流量、降低水位、减轻下游河道的泄洪压力能起到一定作用。

3.2.3污水系统规划

（1）合流制与分流制讨论

一般而言，在新城区采用分流制，旧城区采用截流式合流制。但真正意义上分流制在实践中很难做到。雨污系统中有一根接错，两个系统就相通，可能就是合流制。根据某污水厂厂外管网工程实践证明，完全分流制必须从化粪池出口分流开始，并且采用专业监督和专业队伍施工。同时初期雨水污染也比较严重，截流式合流制有利于初期雨水的截流，因此中小城市建议以截流式合流制为宜。

（2）污水厂尾水去路

随着国家对可持续发展的重视，强调了水的循环再用，因此，要从“污染控制”向“水生态修复和恢复”转变，污水厂尾水排放应就近向内河排放做景观用水为宜。而环境影响评价常以事故排放为由，建议尾水向外江江心排放，两者矛盾如何协调应进一步讨论。

3.3 微观意义上的规划设计

微观层面主要具体单项市政工程给排水规划和设计。

3.3.1污水处理新技术应用

近年，国内尝试使用一种高效载体生物强化A/O工艺，它是在A/O反应池的好氧池末端投加活性硅藻土，同时好氧硝化液和沉淀污泥回流至缺氧池，利用硅藻土的高效载体生物作用(流化床)和吸附，混凝及过滤等物化作用，实现生物脱N和物化除P，较好解决了纯生物或纯化学污水工艺中脱N与除P相互矛盾的问题。

3.3.2污水管道设计中新管材的推广

在给排水工程中推广PVC一U管、PE管、聚丙烯( PP)等新型塑料管材，符合国家以塑代钢政策。同时管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便，受到业主及施工方一致欢迎。但在具体使用过程中，应注意施工造成管道变形超标的问题，应确保管两侧回填土分层夯实，密实度达95%以上。

3.3.3雨水管道设计新思路

在缺水地区或地下水较深区域，设计时尽量使雨水不排人下水道，通过设计施工，将雨水渗透掉。一则减少排水负荷，减少雨水管道投资，二则增加地下水补给，涵养地下水，进行水生态修复。另外，设置雨水贮水池截留雨水作中水使用，并因地制宜。譬如地下水位高，下雨后地面充分湿润，地下径流很大，则不宜采用渗透法。

3.3.4景观给排水设计增加新意

随着经济的快速发展，人民生活水平提高，城市水景设计日益得到重视，水景生态性、运行经济性、技术可行性以及水景安全性是水景设计中的要点。

3.3.5 大空间消防给水及建筑压力雨水系统设计

目前，大空间的展览馆、体育馆、大空间大跨度工业厂房的建设越来越多，出现大空间建筑智能灭火装置(例如水炮等灭水装置)，以及利用虹吸原理进行压力雨水管系统设计新方法新技术(雨水管可以平设)，满足了现代城市发展需要。

篇6

关键词：强化混凝混凝混凝剂絮凝絮凝剂

强化混凝是在常规混凝的基础上，基于新型混凝剂的开发而发展起来的一种水处理工艺，能有效去除污染水体中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类等污染物质[1]。关于强化混凝，有强化混凝、化学强化一级处理和强化絮凝等多种提法，本文统称之为强化混凝。强化混凝技术的概念还没有形成权威的解释，笔者认为，强化混凝技术是对常规混凝中药剂、混合、凝聚和絮凝任一环节或多环节的强化和优化，从而进一步提高对水中污染物，包括低分子溶解性污染物的净化效果。

强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别，主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附－架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水体投入混凝剂后，一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用，胶体扩散层被压缩，ξ电位降低，胶体脱稳；另一方面通过吸附－架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀，最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化，它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用；又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果，从而可以提高污染物的去除率。但是，要取得良好的混凝效果还和许多因素有关，其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件，使混凝剂在最佳条件下起作用，才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。

1强化混凝技术在国内外的应用

1.1在生活污水处理中的应用

英国[3]早在1870年就开始应用混凝技术，但很快被生物处理所取代，到了20世纪80年代，随着新型高效混凝剂的不断问世，同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率，强化混凝技术开始应用于实际工程。

美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多[4]，但是在城市污水处理中也有报道[5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物（0.15mg/L），与10mg/L的FeCl3复配处理城市污水，连续运行6a，SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%左右，同时对磷和重金属的去除效果也很好，而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右。南加利福尼亚4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进，投加FeCl3混凝剂和部分助凝剂，处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺，SS去除率达到了85%，BOD5的去除率增加到50%以上。Mete等[6]认为，从经济和技术上来讲，强化混凝法是一项简单而有效的水处理技术，能有效去除水中溶解性有机物、胶体杂质等。

此外，以色列[7]、埃及[8]、日本[9]和挪威等国[10]对强化混凝的研究和应用均有较多成功的实例。近年来，随着环境保护力度的加强，强化混凝技术在我国也得到一定的发展。

Harleman等[11]在香港最大的一座CEPT污水处理厂建造之前，曾做了强化混凝工艺和常规一级处理工艺的比较试验。试验表明，10mg/L的FeCl3和0.15mg/L的聚合物能使SS的去除率从71%提高到91%，BOD5的去除率从42%提高到80%，且可节省30%沉淀池体积。

台湾的ChenChiuyang研究了城市污水排海前的强化混凝处理，投加硫酸铝和PAC各30mg/L，沉淀1h，SS和BOD5的去除率分别为70%和60%，比强化处理前提高了25和35个百分点。

王东海[12]、任洁等[13]采用无机絮凝剂处理低浓度生活污水，当PAC投加量为30～50mg/L时，CODCr去除率达70%以上，达标排放。

强化混凝处理生活污水在国内外均有很多成功的实例，北欧大型湖泊周边城镇和南欧地中海沿岸城镇经常采用强化混凝技术作为生活污水处理技术，可以说强化混凝是仅次于生化处理的生活污水处理主流技术。在强化混凝技术研究和应用方面，国内外均注重于现有常规混凝剂及絮凝剂的组合或复配，以求达到低成本和高去除率的统一。相对于常规生化处理工艺，强化混凝技术可以节省工程投资，减少水处理成本费用和节约用地面积，特别是该技术对导致水体富营养化元素之一的总磷的去除率能达到90%以上，是很多常规生物处理技术不可比拟的。因此，强化混凝技术是解决我国城镇由于资金不足导致污水处理率低的出路之一。上海市在建的两个超大型污水处理厂：竹园污水处理厂（一期）与白龙港污水处理厂（设计日处理能力分别为170万m3与130万m3）也采用以强化混凝为主的处理工艺流程。随着强化混凝技术在我国的普及，2003年颁布的国家城镇污水处理厂排放标准(GB189118－2002)中对该工艺技术的排放标准进行了规定。

1.2在工业废水处理中的应用

强化混凝技术广泛应用于工业废水的（预）处理，特别是在化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中更为普遍。阮湘元等[14]用PAC、PAM预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准；朱虹等[15]研究表明，新型絮凝剂聚磷硫酸铁是一种更为有效的染整废水处理絮凝剂。另外，强化混凝在染整废水的脱色处理中应用较多，这方面，李春华等[16]做过比较详细的综述。

此外，强化混凝在造纸废水处理中的应用较多，李福仁[17]用PAC与PAM复配预处理，联合气浮工艺处理高浓度CTMP制浆造纸废水，处理效率高，出水水质稳定，可直接排入城市污水处理厂集中处理；张学洪等[18]比较了多种混凝剂对造纸废水的处理，发现PAC最为合适，不必调节pH，出水达国家污水排放标准。

强化混凝在其他工业废水处理中的应用国内常有报道。姚文娟等[19]研究表明，PAC、壳聚糖、膨润土和PAM等絮凝剂对酒精槽的离心废液有较好的絮凝效果，SS去除率为86.57%～89.62%，CODCr去除率为58.2%～59.2％；相波等[20]用Na2S、FeCl3、PAM复配对铜酞菁废水预处理，联合缺氧-好氧生物接触氧化工艺，取得良好的效果，各项指标均达国家一级排放标准。吴敦虎等[21]研究表明，用聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铝铁混凝剂处理COD为1000～4000mg/L的制药废水，去除率达80%。

与生活污水的强化混凝技术相比，工业废水的强化混凝技术研究更注重于针对不同种类废水或污染物，开发处理效果更佳的新型混凝剂或含有新型混凝剂的复配混凝剂，以及强化混凝与其他工艺的联合使用，而对经济方面的要求相对较宽松。这是由于一些工业废水含有有毒有害物质不能直接进行生物处理的原因。因此，研究更多更有效的新型混凝剂将推动强化混凝技术在工业废水处理中的应用，也是治理工业废水污染的有效方法之一。

1.3在污染地表水处理中的试验

近几年，强化混凝在污染地表水处理中的应用渐渐受到关注。中科院王曙光等[22]采用聚合氯化铁（PFC）为混凝剂，对深圳市的龙岗河、观兰河、燕川河、大茅河水体进行了强化混凝处理的试验研究。结果表明，当PFC投加量为50mg/L时，观兰河（原水CODCr=48.0mg/L）的CODCr去除率达70%以上，浊度去除率达91%，TP的去除率达到95%，TN的去除率达41%；大茅河（原水CODCr=84.0mg/L）的CODCr去除率达到50%以上，浊度去除率达78%，TP的去除率达96.5%，TN的去除率达41.6%，对重金属也有一定的去除效果。处理后水质达到或接近地面水水质标准。

孙从军等[23]以多种混凝剂，对数条严重污染的苏州河支流水体进行强化混凝实验室研究。结果表明，硅藻土较为有效，在最佳投药量为200mg/L的条件下，CODCr去除率为43%～59%，P去除率为92%～100%，但NH3-N几乎没有去除。

ChengWenpo等[24]用Al2(SO4)3、PAC、FeCl3和PFS等混凝剂处理水库水。结果表明，PFS比FeCl3有更好的溶解性有机物（DOC）去除率和更少的铁残留；Al2(SO4)3对浊度、色度和细菌的去除效果最好，但是对DOC的去除效果不够理想；当PFS和Al2(SO4)3联合使用时，处理效果最佳，DOC、浊度、色度都能得到很好的去除。

污染地表水是介于污水和清洁地表水之间的那部分水，特别是小型封闭水体，包括污染的城市景观水体。这部分水体的治理，是强化混凝技术应用的新领域，国内已开始研究。由于其污染物浓度较小，相对去除率较低，但是磷的去除相当可观，能有效防治水体的富营养化，具有广阔的应用前景。通常可以采取建造构筑物或直接投撒的方式来实现污染水体的强化混凝处理。上海佛欣河道公司应用投撒混凝剂来压制藻类的泛滥取得较好的效果。但是，某些混凝剂的安全性令人担忧，特别是一些新型高效混凝剂和生物混凝剂的应用，在考虑到其处理效果和处理成本的同时，更应考虑其安全性。

2强化混凝技术研究新进展

2.1混凝剂研究新进展

2.1.1无机高分子混凝剂

无机高分子混凝剂（InorganicPolymerFlocculant，IPF）以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点，越来越受到人们的重视，逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂[25]，被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列，如PAC、PAFC等，但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世，并显现出不凡的混凝效果，如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此，无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能的发展趋势，但品种繁多，产品质量不够稳定。在今后的研究应用中，应优化混凝剂的制备工艺，改进产品的性能和稳定性，同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方，并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术，进一步提高混凝效果。

2.1.2有机高分子絮凝剂

有机高分子混凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥而起作用，它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸，絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3～5倍[26]，所以在强化混凝中得到广泛应用。

有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大，分子链官能团多的结构特点，在市场上占绝对优势，其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛，由于其残留单体具有毒性，限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛，价格低廉，无毒，易于生物降解等特点显示了良好的应用前景，但由于其电荷密度小，分子量较低，且易发生生物反应而失去絮凝活性，使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点，特别受到关注。其中，淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目[27]。因此，研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂是今后的发展方向。

2.1.3其他混凝剂

除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外，微生物絮凝剂（MicrobialFlocculantsMBF）近年来受到研究者极大关注[28]。它是利用生物技术，从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理絮凝剂[29]。MBF可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷，易于生物降解，无二次污染。目前，已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域，取得了良好的絮凝效果[30]。但是，目前国内的研究多限于对其在实际应用中的研究，而对其作用机理等基础性研究较少，有待进一步加强。余荣升等[31]指出，由于生物技术的飞速发展，人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如，即可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效MBF，这样不仅可大大降低絮凝剂的投加量，还可以降低处理成本。

另外，近年来矿物类混凝剂也有一定的发展，粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道，黄彩海[32]、于衍真等[33]制备的粉煤灰混凝剂，混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂，可用于各种工业废水的处理。

2.1.4混凝剂的改性和复配

混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能，提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明，聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold[35]、李尔等[36]也做过类似的研究，表明两种或两种以上混凝剂处理废水，处理效果优于单一混凝剂的使用，有机和无机混凝剂相配合更为有效，具有广阔的工程应用前景。

2.2强化混凝机理研究新进展

2.2.1表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用

70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法，认为颗粒物界面上与H+、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应，此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法，按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述，因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式，近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂，主要应用计算机模块来进行多组分多相的复杂计算，目前主要的计算机程序有REDE-QL，MINEQL，MICROQL，SUREQL，HYDRAQL，FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al(OH)3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式，计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数，得到了与实验数据相吻合的计算结果。

2.2.2分形理论在强化混凝中的应用

分形理论用于对混凝的研究也是一种有效的新手段。絮体结构和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位，其大小、强度、密度与穿透性等特点对于污泥处置和出水水质至关重要，其形成往往具有分形特征。通过分形结构分析，用一非整数维数来描述非规则体中的无规则程度，为这些看起来复杂不规则形态提供一种数学框架，从而得以定量的描述，而分形结构分析中最重要的特征参数是分形维数（分维）。一般认为，对应于分形体的不规则和复杂性或空间填充程度，分维不同则反映了聚集体结构所具有的开放程度，在混凝研究中应用分维可以对不同条件下形成的絮体结构进行更为准确的描述。关于分形理论和研究方法及其在强化混凝中的应用，王东升等[38，39]作过比较详细的论述。

2.2.3混凝作用机理研究逐渐向半定量仍至定量化发展

表面络合理论和分形理论的引入推动了混凝研究的半定量和定量化进程，发展了多种计算模式和软件，但多限于应用在传统混凝剂，对新型高分子混凝剂混凝过程的计算尚存在困难，有待进一步的研究。王东升等[40]以典型IPF-颗粒物-水溶液体系的相互作用为例，对Dentel的吸附沉积-电中和模式（PrecipitationChargeNeutralizationModel，PCNM）作了适当改进，能够较好地预测聚合铝的混凝特征，实验结果与模式预测值基本吻合。

2.3其他方面研究新进展

2.3.1混凝过程的在线控制

由于流动电流原理及其检测技术在混凝中的应用，实现了混凝过程的在线控制，保证了混凝剂的最佳投药量。另有报道，利用水中颗粒物对光的散射作用能很好地实现混凝过程的在线监测。金鹏康等[41]根据这一原理研制的光散射颗粒分析仪（PhotometricDispersionAnalyzer，PDA）对腐殖质混凝过程进行在线监测，并对得到的FI(FlocculationIndex)曲线的特征参数进行分析，发现FI曲线及其特征参数受混凝剂投药量的影响很大，其变化情况与胶体稳定情况（ξ电位）及混凝效果（TOC去除率）具有良好的相关性，说明这种在线监测技术对混凝过程的在线监测是有效的。

2.3.2强化混凝设备的开发

混凝设备中混合器最为关键，其主要作用是让药剂与水尽快混合。常用的混合设备有水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、机械搅拌混合、涡流式混合及射流混合等，其中射流混合是混合技术的新发展，具有混合速度快，功率损失小、絮凝效率高等优点[42]。具体过程为用注入管将絮凝剂注入接近反应池的进口处，注入管的侧面周边有几个小孔，混凝剂经小孔以很大的速度进入。在垂直于原水管的中轴处水流的紊动强度最大，混凝剂射流由此进入最易与原水完全混合。

3结语

强化混凝技术近年来得到了迅速的发展，在研究和应用中都取得了较大的进步。由于一些新理论新方法的引入，使对强化混凝的研究得以深入，特别是一些基础性的机理研究越来越受到重视，但由于强化混凝是一个相当复杂的过程，其中的许多问题有待于进一步的深入研究，特别是以下几方面应得到加强：

（1）继续研制高效混凝剂和混凝设备，提高其混凝效果，降低其生产成本；

篇7

关键词：固化微生物；废水；处理

引言

固定化微生物细胞技术是利用物理或化学的手段将游离微生物细胞定位于限定的空间区域，并使其保持活性反复利用的方法，在化工、印染、发酵生产、能源、医药等行业应用广泛。

一、固定化载体的选择

1.1 固定化载体的分类及性能比较

目前，用来作为固定化微生物的载体有：有机高分子载体、无机高分子载体和复合载体三类。其中有机高分子载体分为天然和人工合成两类。常见的天然有机高分子载体有琼脂、角叉莱胶、明胶、海藻酸钠等；常见的人工合成的有机高分子载体有聚丙烯酰胺凝胶（ACAM）、聚乙烯醇凝胶（PVA）、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。常见的无机载体有多孔玻璃、多孔硅酸盐、石英砂、生物活性炭（BAC）、硅藻土等。

天然有机高分子载体对生物无毒性，传质性能好，但机械强度较低，在厌氧条件下易被微生物分解；人工合成的有机高分子载体一般强度较大，但传质性能较差，微生物固定时对其活性影响较大，聚乙烯醇与琼脂、明胶和丙烯酰胺凝胶相比较，具有机械强度较高、传质性能较好，生物毒性较低和固定操作容易等优点。无机载体具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点。由于有机载体和无机载体各有优缺点，在许多性能方面两类载体可以互补，因而，就有了复合载体材料，它是将两类载体结合起来，以改进载体性能，降低成本，提高废水处理效果。以聚乙烯醇（PVA）、累托石、海藻酸钠（SA）作为固定化载体材料，硼酸和氯化钙作为交联剂，将菲的降解菌（茄镰孢菌）包埋制备固定化微生物小球，考察了各种材料的用量，微生物包埋量，PVA投加量，交联时间等因素对微生物小球活性的影响，及固定化茄镰孢菌小球的机械强度和传质性能。结果表明，聚乙烯醇和累托石复合载体可作为包埋固定微生物的优良材料。

1.2固定化载体选择的原则

固定化载体的选择直接影响所固定微生物的生物活性等性能，所以，固定化微生物技术的使用对载体的选择有一定的要求，在选择载体的过程中，应遵循以下几点原则。

（1）固定化过程简单，常温下易于成型，固定化过程及固定化后对微生物无毒，生物滞留量高；

（2）具有生物相容性，不能干扰生物分子的功能，基质通透性好，传质性能优良；

（3）物化稳定性好，机械强度高，抗微生物分解，沉淀分离性能好；

（4）价格低廉，寿命长。

二、固定化微生物技术在废水处理中的应用

近年来，固定化微生物技术因其特有的优势，引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展，并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。

2.1固定化微生物技术在印染废水中的应用

印染、造纸废水的水量大，污染物质也比较复杂，是比较难处理的工业废水。周林成[1]等人采用固定化微生物工，对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为20h的条件下，对于进水化学需氧量（CODCr）为1.0～1.2g/L的退浆废水，经过两级水解酸化、两级好氧处理后，其出水CODCr

2.2含重金属离子废水的处理

重金属污染对生物的影响越来越严重，由于固定化后的微生物，稳定性能好，抗毒性强，因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。

李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及Cr6+的能力及抗毒性。结果表明：在保证对COD的去除率较稳定的条件下，固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为70mg/L和1.9mg/L。

罗晓虹[3]等人利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌，研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明，该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速，在40min内吸附基本达到平衡。

2.3含氮废水的处理

微生物去除氮和氨，一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水，在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准，在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。周珊[4]等人以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明：竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度≤200mg・L-1的水样，调节水样pH为8，控制水样溶解氧质量浓度为1mg・L-1左右，竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化―反硝化作用，氨氮去除率可达70%以上。

2.4酚类及醇类废水的处理

陶凌燕[5]等人采用聚乙烯醇（PVA）―硼酸法制作固定化活性污泥小球，从温度、浓度和pH 3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明：固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25℃～35℃，最适pH为6～8；固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。孙翔[6]等人以苯酚模拟废水为研究对象，采用苯酚驯化后的优势菌群，利用竹炭作为载体，用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明，在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水，在投菌量为100mL/10g竹炭，竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后，苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。

三、结束语

固定化微生物技术在污水处理中越来越受到重视，未来要加强菌种的选育和驯化，创造条件培养微生物，并结合污水处理的设备和其他工艺达到良好的处理效果。

参考文献：

[1]]周林成，李彦锋，白雪，等.固定化微生物工艺处理印染废水[J].兰州大学学报：自然科学版，2008，44（5）：63-68.

[2]李杰、王志盈、毛玉红.固定化微生物抗Cr6+毒性能力及其去除特性研究[J].工业水处理.2008，24（1）.

[3]罗晓虹、戴松林、李雪芳.固定化铜绿假单胞菌吸附Cu2+的特性[J].环境科学与技术.2008.31（11）.

[4]周珊、周汇、单胜道.竹炭固定化微生物去除水样中氨氮的研究[J].农业科学.2009，46（6）.

篇8

    1 单一絮凝剂

    1.1 无机絮凝剂

    无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐,它们存在很大的缺点:残留在水中的铝离子会导致二次污染;铁 离子本身有颜色,并对设备有腐蚀作用,提高成本;投加量大,产泥量高,运行费用高.为克服二次污染及腐 蚀设备问题,从20世纪6o年代开始无机盐聚合物的研究.使用无机盐聚合物类絮凝剂效果好,残留在水中 的铝、铁离子少,而且易生产、价廉、使用范围广,在我国实际用量占絮凝剂总量的80%以上. 

    1.2 高分子絮凝剂 

    1.2.1 有机合成高分子絮凝剂

    合成高分子絮凝剂投加量少,一般在2%以下,效果好,形成的絮体大,而且 强度大,不易破碎,不增加泥量,降低热值,无腐蚀性.它分非离子型、阳离子型、阴离子型和两性四种.常用 有机絮凝剂有:聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸盐等,其中聚丙烯酰胺的应 用最多,占合成高分子絮凝剂的8o%左右.然而这一类絮凝剂由于存在着一定量的残余单体丙烯酰胺,不可 避免的带来毒性,所以限制了它的应用.高分子量(106以上)聚丙烯酸钠属阴离子型絮凝剂,有强烈的絮凝 作用而且无毒;对悬浮于水中的细微粒产生非离子性吸附,使粒子之间产生交联;对具有金属氢氧化物这类 正电荷的胶体粒子更显示出其优良性能.陆兴章等研制出二甲基二丙烯丙基氯化铵均聚物和一系列不同 相对分子质量、不同阳离子的共聚物,对硅藻土或高岭土均有优良的絮凝效果.高华星等把以聚二甲基二 烯丙基氯化铵为主体键节的阳离子高分子絮凝剂用于印刷油墨废水处理,试验结果表明处理后废水油污去 除率高,沉渣少,废水的回用效果好

    1.2.2 天然高分子絮凝剂

    天然高分子絮凝剂易生物降解,本身或中间降解产物对人体无毒,具有选择性大、 价廉、产泥量少等优点.淀粉衍生物作为工业絮凝剂的研究始于6o年代.乙烯基单体与淀粉的接枝共聚反应 是淀粉改性制备可生物降解的高分子材料的重要途径之一,其关键问题在于引发剂的筛选.曹炳明 将木薯 粉、催化剂、烯类单体反应,再加醛类和醇类反应制得一种网状的高分子物质,其分子链中所带的官能团多, 吸附活性点多,可用于污水处理厂二级污水处理;若在生化系统中投加该类絮凝剂,可为城市污水处理后的 回用提供符合要求的水质.另外淀粉磷酸酯和淀粉黄原酸脂也是良好的絮凝剂. 壳聚糖、甲壳素类絮凝剂作为水处理剂在工业上已大量应用,美国主要用于给水及饮用水处理;日本主 要用于水处理及污水处理,其中用于水处理的壳聚糖每年达500吨之多;目前清华大学 着手壳聚糖作絮凝 剂的中试生产研究,获得了一套适合我国国情的工业化生产的最佳工艺路线,其主要性能指标均达到了或 超过国内外同类产品的水平.壳聚糖除了对水中的固体悬浮物(ss)有较好的絮凝作用外,还对水中的COD、 色度和重金属离子等有较好的去除效果.由于该类聚合物具有无毒无味、抗菌、可生物降解等优点使其被大 量应用于食品工业废水处理中,壳聚糖可使各种食品加工废水的固形物减少70% ~98%.杜予民等总结 了壳聚糖及其衍生物作为吸附剂、絮凝剂在印染废水中的应用,阐明小粒径、高脱乙酰度及珠状壳聚糖及其 衍生物在低温、低pH值下对染料的吸附效果较好;脱乙酰度大的水溶性壳聚糖及其衍生物对染料的絮凝效 果较好,其絮凝机理主要是电荷中和以及分子架桥作用. 

    1.3 微生物絮凝剂 

    微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物,它是利用微生物技术,通过细菌、真菌等微 生物发酵、提取、精制而得的,是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂.它主要由 微生物代谢产生的各种多聚糖类、蛋白质,或是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物,能产生微生物絮凝 剂的微生物种类很多,它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中. J.Nak~m,ra等从霉菌、细菌、放线菌、酵母菌等菌株中筛选出l9种具有絮凝能力的微生物.H.Takagi 等n 人研究了拟青素微生物生产的絮凝剂PF01,对活性污泥、啤酒酵母等许多物质具有良好的絮凝效果.红 平红球菌生产的絮凝剂NOC-1,是目前发现絮凝效果最好的微生物絮凝剂.K.toeda和K.UraneL9 从土壤中分离出革兰氏阴性菌——产碱性菌Alcaligenecupidus A1 201,它在含有蔗糖的培养基中生长并分泌絮凝物质.我国也已涉及这方面的研究,但起步较晚.南开大学庄源益们筛选出6株对水中染料有较好的絮凝作 用的菌株(NAT一1至NAT一6),用NAT型生物絮凝剂处理直接黑染料生产废水,其脱色率可达60%.从微生 物组织中提取的7一谷氨酸聚合物具有一定的絮凝作用n ,如从bacillus sp.PY一90中提取的聚7一谷氨酸, 在浓度为20nv,/L时,对高岭土悬浊液絮凝效果最好,当加入c 、M 、Fd 时,可提高其絮凝效果;从B. subtillis IFO 3335和B.1icheniformis CCRC 12826中提取的聚7一谷氨酸,对不同的无机和有机悬浊液均具有 较好的絮凝作用. 絮凝剂通过离子键、氢键的作用与悬浮颗粒结合,由于絮凝剂的分子量很大,一个絮凝剂分子可同时与 几个悬浮颗粒结合,在适宜条件下迅速形成网状结构而沉积,从而表现出很强的絮凝能力.微生物絮凝性与 分子结构、分子量、活性基团等多种内部环境因素有关,另外,外界环境因素如pH值、温度、离子种类、离子 强度等对微生物絮凝剂的活性也有影响.微生物絮凝剂广泛应用于畜产废水处理、染料废水的脱色、高浓度 无机物悬浮液废水的处理、活性污泥的沉降性能的改善、污泥脱水、浮化液的油水分离等方面.然而目前微 生物絮凝剂的研究还处于菌种筛选的实验室研究阶段,所用成本较高,一些工艺条件不太成熟,离工业化生 产还有一定的距离.

    2 复合絮凝剂 

    复合型絮凝剂是近年才开始研制的新型絮凝剂,能克服使用单一絮凝剂的许多不足,适应范围广,对低 浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果,脱污泥性好,pH使用范围大.然而复合在 有机合成制备上手续复杂,成本较高,并有可能存在二次污染.目前还未见复合絮凝剂有工业化生产和使用 的报道. 污水或活性污泥中,有机固体颗粒带负电荷,无机固体颗粒带正电荷,混合固体颗粒呈电中性。所以有 机污水或污泥加阳离子型絮凝剂,对无机污水或污泥加阴离子型絮凝剂,对混合污水或污泥加非离子型絮 凝剂.赵立志等用含单宁45%的落叶松胶与甲醛、二甲胺在弱酸性条件下进行曼尼希反应,使单宁胺甲基 化,制成的絮凝剂与无机、聚丙烯酰胺联用,可提高絮凝效果. 带有PAM的聚合氯化铝、聚合氯化铁,为无机有机高分子聚合物,它们具有无机、有机的双重优点,又避 免了两者的不足,还具有某些独特的优点,使净水效果得到高度发挥.无机离子使悬浮颗粒发生絮凝并沉 淀,高分子有机阳离子的高度架桥又促进了絮凝吸附速度,故能达到快速净水的目的.江霜英等以天然高 分子物质甲壳素制备壳聚糖,并用壳聚糖、聚合铝和三氯化铁制成了高效复合型絮凝剂CAF,其净水效果优 于无机絮凝剂聚合铝和三氯化铁,成本更低. 

篇9

关键词：市政，给排水设计，规划，常见问题

中图分类号：TU99文献标识码： A

前言

在城市化进程不断加快的大背景下，市政给排水工程获得了更快速的发展，但是由于在给水系统和排水系统的设计中存在一些问题，对城市供水和排水产生了一定的影响。同时，由于排水系统设计不够完善，使得城市污水不能得到有效的处理，也影响了水资源的循环再生的效率。基于上述种种问题，需要对市政给排水工程的设计与规划进行全面的分析，才能保证其设计的有效性，从而促进给排水系统的良性循环，缓解我国水资源紧缺和恶化的现状。

1 市政给水系统设计与规划的探讨

在市政给水系统的设计过程中，需要根据当地的降雨量对用水项目进行适当的安排。如果降雨量充足，就需要对水资源进行储备，可以将这部分雨水资源投入到一些用水量较大的项目中; 如果降雨量不足，则需要建设一些用水量较小的项目，降低对水资源的需求。

如果城市的水库设施建设的较为完善，就可以储备大量的水资源，由于城市的居民会大量用水，可能节约用水的意识较为薄弱造成水资源的浪费，会对城市给水系统也会产生一定的影响。如果居民的用水时间集中在一起，就会形成一个用水高峰，进而会导致有些地区缺水，就会形成两种形态: 接近水库地区的居民浪费水资源和远离水库的地区居民用水紧张两种局面，这种局面也是当前大部分城市中都普遍存在的。为此，必须要对城市给水工程进行合理的设计，实现水资源的科学配置。

由于水资源在自然界中的分布不均匀，因此在进行给水系统的设计时，需要根据当地水资源的分布情况和水质特点进行科学的分析，从而保证水资源得到最佳的配置。同时也要考虑到城市中心与周边城镇的供水平衡，才能达到理想的状态。因此在给水系统的设计时要考虑到以下几个问题: 第一，对用水量进行预测，包括城市居民的生活用水、工业用水以及周边城镇的养殖用水等，从用水量的需求和周边河流的流量进行综合考虑，才能获得准确的测量数据; 第二，对供水的水质进行调整，在保证居民用水安全的同时，可以适当的对水质进行调整，按照不同的需求分别供给不同的水体，能够促进水资源的合理利用。在地下水的开采方面要给予足够的重视，地下水资源的开采要适当，过度的开采可能会导致地面塌陷，对建筑物的安全性产生重大影响，对城市居民的生命和财产安全也会带来隐患。

总之，在进行市政给水系统的设计与规划时，要对多方面因素进行充分考虑，满足城市居民生活和生产用水的基础上施行，实现城市用水的供需平衡，进而形成水资源的良性循环，促进城市的可持续发展。

2 市政排水系统设计与规划的探讨

市政排水系统的设计，涉及到城市生活污水、工业废水的处理，同时也关系到城市防洪排涝工作的持续开展，因此，要重视排水系统的设计与规划。在实际的排水系统设计工作中，常见的问题包括以下几个方面:

( 1) 防洪排涝。排水系统的科学规划是影响城市防洪排涝工作的重要内容。由于防洪排涝工程是一项基础的城市设施，而且关系到城市居民的生命健康和财产的安全，因此必须要受到足够的重视。当前城市防洪排涝工程中主要包含外洪和内洪两种，外洪主要是防洪坝、水库等工程，以防为主要的功能; 内洪则主要是对雨水排除处理。防洪排涝工程的规划首先应当以城市发展规划为依据，同时参考城市的降雨量，对影响防洪的因素进行综合考虑的基础上进行科学规划。一般大中型城市的排洪标准，应当高于10年一遇的降雨量标准。对于山区城市来说，则需要适当的抬高方案，并且从乡镇的建设形态考虑，可以设置局部的抽排设施。

(2) 污水处理。污水处理是城市排水系统中重要的功能，而且在不同的城市中面临着不同的排水需求，所以在进行排水系统的设计时，要对城市污水处理进行综合的考虑，同时增加新的环保节能技术的应用力度，将生活污水处理设施向更高级别转变。从当前的科学技术水平出发，有一种高效的载体生物强化工艺在污水处理中有着广泛的应用，其主要是利用硅藻土的高效载体作用，对污水中的物质进行吸附，从而达到净化污水的处理。在进行污水网管的设计时，需要将其与道路设计尽心有机的结合，以城市道路的分布作为污水管线设计的参考依据，根据设计人员指定的距离进行污水井的处理。同时要注意污水井井泵的位置，如果井泵的位置不合理，就可能导致污水管的深度过大，影响污水处理的效果。因此，在进行污水管的设计时，要对管材和施工方法等进行全面的设计，合理的设置井泵的高度，能够提高排放效果的同时，降低工程施工成本，有利于提高排水系统的经济效益。

( 3) 污水计算。对污水量的计算工作，应当包括污水面积的确定、污水管网的计算，可以利用现有的图形测量方法，对污水管道的管径和坡度进行测量，从而为设计人员提供更多的参考依据。在污水管的设计方面，要保证污水管的管端部位与污水井紧密连接，并且以此确定污水管的滚经和坡度，而标高则需要通过系统进行自动计算来实现。排水工程中的网管设计，要对出水口的部位进行特殊计算，根据城市基础设施建设的规划要求，和城市水资源的自然分布情况进行确定。在排水工程设计时需要对出水口的管线进行科学的布置，但是由于受到市政排水工程规划编制的影响，使得很多排水管线不能与城市道路工程保证同步，所以很多排水管线的布置都要对公路进行开挖，造成较为严重的浪费现象。

(4) 地面管线的设计和敷设。进行地面管线设计时，要沿着道路设计的路线，将地面管线的设计资料传递到排水系统设计中，沿着城市道路的布置进行给水点的设置。当前使用的给水设备种类繁多，这在提高了给水点设置效率的同时，也为排水工程的设计提供更多的备用图例。当地面管线设置完成后，可以将给水管道通过指定的方式连接给水设备。

3 计算机辅助设计系统在市政给排水设计中应用

市政给排水工程的设计与规划，需要与城市整体的发展战略方向保证一致，在给排水管道施工之前，需要根据工程的设计情况对工程量进行计算，这需要与道路人员进行配合与协调， 再由给排水施工人员进行给排水工程的施工，这对于给排水的施工进度和质量会产生一定的影响。由于工程量的计算工作较为繁琐，因此可以充分利用计算机辅助技术。利用配套的计算机辅助系统，将道路资料输入到计算机软件中，便可以将其与给排水工程进行有效的结合，从而保证给排水公工程设计的有效性。需要注意的是，在利用计算机辅助系统时，需要将一条道路作为中心线，以此为依据，将道路信息转换为给排水工程所需的线元。

4 结束语

综上所述，给排水工程是市政工程中一项重要的基础性工程，其不仅能够保证城市居民生产和生活的用水需求，同时在城市防洪排涝工作中也发挥着重要的作用。因此，在进行城市给排水工程的设计与规划过程中，必须要进行系统的安排，将给水系统和排水系统进行科学的设计，使系统中的管线设置具有一定的可操作性。同时，将先进的计算机技术引入到给排水工程设计工作中，通过计算机的辅助作用能够为设计人员提供更加科学的参考依据，从而促进给排水工程设计的科学性，使其与城市的发展更加配合，促进我国城市建设的可持续发展。

参考文献

[1] 李 文 艳 .市 政 给 排 水 设 计 和 规 划 中常见 问 题 分 析 [ J ] .中国 新 技 术 新 产品,2013(15):51-52.

[2] 薛 鹏 .市 政 给 排 水 设 计 和 规 划 中 常见 的 问 题 分 析 [ J ] . 中 华 民 居 ( 下 旬刊),2013(10):8-9.

篇10

关键词：工业废水、控制方法、化学处理、生物处理

中图分类号：S141.8文献标识码： A 文章编号：

一、前言

环境污染是当今人类面临最大的危害之一,特别是工业生产的发展,排出了大量的废水,这些废水如直接排放或处理不当,将影响水体的自净,因而使水质恶化。现阶段,水环境必须治理,人们已经慢慢形成污水必须经过处理才能排放的环保观念，所以高效、经济的污水处理技术的开发研究已成为现在环保领域研究的热点。

二、废水化学处理法

1、中和法

中和法的目的是调节废水的pH值。化工厂、电镀车间、金属酸洗车间等产生酸性废水,部分含有如盐酸、硫酸的无机酸等,也有部分含如醋酸的有机酸等。直接放入碱性废水能够中和酸性废水,一般也采用石灰石、电石渣等中和剂；在中和碱性废水时一般将二氧化碳吹入废水中或通过烟道气中的SO2来中和。除上述中和之外,水中重金属离子的去除,最有效的方法是采用中和凝集法。栾兆坤132的研究表明利用碱性矿水中和酸矿水是可行的,在混合过程中除了酸、碱中和外,还可以通过中和作用产生的铁、铝氢氧化物的共沉/吸附作用,有效地去除酸性矿水中的重金属离子,减轻对环境的污染。

2、混凝法

在一些工业废水中含有难以沉淀的细小颗粒物质,由于其表面一般吸附离子而带电荷,彼此间互相排斥而形成胶体,难以沉淀,用普通的沉淀法也无法除去,一般将混凝剂投入废水中,混凝剂水解形成水合配离子及氢氧化物胶体,可中和原来的电荷,使其凝集。随着技术进步, 开发成功了像聚合铁、聚合铝这样的新型无机化学混凝剂以及复合型无机混凝剂，同时开发出了有机高分子絮凝剂,因此，在采用化学混凝法处理能够在使用较少药剂的情况下,取得显著的处理效果,控制污泥量。

3、氧化还原法

溶于水中的有毒物质,可利用它在化学过程中能被氧化或还原的性质,使之转化成无毒或毒性较小的新物质,从而达到处理的目的。氧化还原法目前主要有催化湿式氧化法、光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法等，受篇幅限制，笔者主要介绍光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法三种处理方法。

（2）光化学氧化法

通过光激发氧化将O3、H2O2、O2等氧化剂与光辐射相结合,所用光中紫外光为主要成分,包括UV-O3、UV-H2O2、UV-H2O2-O3等工艺,能够在有效处理污水中CHCl3、CCl4、六联苯、多氯联苯等不易降解的物质。徐向荣等经过探索发现,在有紫外光 的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生#OH自由基的速率大大加快,促进了有机物的氧化。

光催化氧化法具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点可处理表面活性剂废水、农药废水、染料废水及造纸废水等有机废水；

（3）臭氧法

臭氧的氧化能力很强,能氧化大部分无机物和很多有机物(如合成洗涤剂等),臭氧能与其他方法联用如臭氧活性炭法、O3-H2O2混合氧化、O3-C射线辐射等。臭氧处理后的废水能够进行生物处理,这是目前国际上很重视的,且有前途的方法。

（4）超临界水氧化法

上世纪八十年代中期才诞生的超临界水氧化技术一直以来都是人们关注的焦点。超临界水氧化法是以超临界水作为水质,利用氧化剂O2、O3、O2+H2O2或O3+H2O2来使有机物氧化分解的新型技术,能够在用时较短的基础上彻底分解大部分有机物，分解为CO2和H2O等简单无机物。

三、物理化学法

化学法只是局限于四大化学反应,而物理化学法不仅有化学反应存在,还包括一些物理过程,其实它们之间并没有很大的界限。方法很多,在此仅介绍以下几种。

1、电解法

用电解法处理废水,就是利用阳极的氧化和阴极的还原作用,使有害物质通过氧化还原反应改变化学状态,变为无害或低害物质。其实这种方法也是氧化还原的一种。电解法在直接氧化电镀工业废水中的CN-、还原脱氯、重金属回收等方面具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点,但是此法一直存在着能耗高、成本高及析氧和析氢等副反应的缺点。

2、吸附法

吸附法处理废水,就是利用多孔性吸附剂吸附废水中一种或几种溶质,使废水得到净化,常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。废水进行吸附前,必须经过预处理,除去水中悬浮物及油类物质等,以免阻塞吸附剂孔隙。这种方法处理成本较高,吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水,一般作为废水处理后的一个深度处理过程。吸附法可以与其他方法联用,如臭氧)生物活性炭工艺就是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺。丛锦华利用Fenton试剂和冶金高炉瓦斯灰的氧化、混凝、吸附等作用对环氧乙烷生产过程中产生的皂化废水进行处理,色度去除达100%,COD可去除70%。

3、膜分离法

膜分离法是一种发展较快的高新污水处理技术，借助一种特殊的半渗透膜将水中离子和分子分离的技术,它主要包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等。大部分膜分离过程中不会发生物质相变化,具有较大分离系数,在室温左右即能操作,所有膜分离过程均节能、高效。其中纳滤也称纳米过滤,是界于UF和RO之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离技术,截断相对分子质量300~3000,具有良好的耐热性、适应pH范围广、耐有机溶剂的稳定性,最适合于有机污水的处理。

4、超声处理法

超声处理法是利用频率15kHz以上的超声波辐照有机废水，通过三种途径来氧化水中有机污染物：自由基氧化、高温热解和超临界水氧化。超声处理法作为一种高级氧化技术用来降解水中有机污染物，特别是对难降解的有毒污染物具有效率高、操作简单、使用范围和不产生二次污染等优点，是一项极具发展潜力和应用前景的新型水处理技术；零价金属包括Fe、Ca、Sn、Al及Zn等因为具有较强的还原降解功能而被用来处理有机卤代物、硝酸盐等，零价金属尤其是零价铁因其价廉易得、所需工艺简单、对环境不会产生二次污染等优点，具有广阔的应用前景。

除上述几种化学物理处理方法外，还有磁分离法，其应用前景也非常广阔。

四、生物处理法

利用微生物能够降解代谢有机物的作用,来处理污水中呈溶解或胶体状的有机物。下面介绍目前应用广泛的几种工艺。

1、A -A -0活性污泥工艺法

A -A-O活性污泥工艺法除了可以控制污水中BOD,COD浓度外，还可以使污水中的总氮和总磷得到有效控制。但是其工艺流程较为复杂，而且相较于传统方法，投资和运行费用都高20%一30%。随着技术发展，陆续在城市污水处理中应用，通过分析昆明第二污水厂的数据可以发现，该方法BOD5,SS的去除率在90%以上，TN,TP也均在80%以上。

2、A-B活性污泥工艺法

A-B活性污泥工艺法是两段活性污泥法的发展,在处理的各阶段微生物种群会有所不同,沉淀池和污泥回流系统也有一定差异,具有较高的运行负荷,能够很强的适应进水负荷的变化,剩余污泥过多是其主要缺点。

3、好氧生物流化床

微生物生长在载体的表面,载体则在反应器中流动,是悬浮生长型和附着生长型的复合。它能够维持微生物量的高浓度,具有较高的传质效率,相较于传统活性污泥法，体积负荷高6~10倍。一直以来，其技术上的难题是载体的均匀流化和载体的脱膜、防粘结。其研究重点是膜的厚度,通过潘涛等研究证明最佳膜厚为90~110μm,在处理效果最佳的情况下，相应容积负荷为（30kgBOD5/( m3·d)。

除上述几种生物处理法外，目前还有升流式厌氧污泥床反应器(UASB)和SBR法等，也有着广阔的应用前景。

五、结语

除上述处理方法外，笔者认为在源头上治理工业废水才是问题的根本。加大宣传力度，完善举报制度。加强环境保护的社会宣传，调动社会各界的力量。通过媒体宣传，将环境保护的意识更深入地植入到广大市民当中。提高公众的环保意识，使其充分认识到工业污染的严重性，防范在先。

参考文献：

［1］ 曹凤中 周国梅：《中国工业废水污染控制战略的审视》，《内蒙古环境保护》， 2000年01期

［2］ 丛锦华：《物理化学法处理高浓度有机废水》，《化工环保》， 1997年02期