书书书

!"#!$%&$'()*+,&-.,/0/&$%%%123%4&4%4%&$'&%$)

混凝!气浮!过滤深度处理5

4

"工艺二沉池出水

杨6墨$!4

!6刘6毛*

!6邓6涛4

!6王旭峰2

!6杨6开)

!6马6放$

"$&哈尔滨工业大学 环境学院! 黑龙江 哈尔滨 $)%%%$# 4&中国市政工程中南设计研究总院

有限公司! 湖北 武汉 2*%%$%# *&珠海市规划设计研究院! 广东 珠海 )$'%''# 2&武汉

市政工程设计研究院有限责任公司! 湖北 武汉 2*%%4*# )&武汉大学 土木建筑工程学院!

湖北 武汉 2*%%74$

66摘6要!6以武汉市某污水处理厂 5

4

"工艺二沉池出水为原水!进行了混凝%气浮%过滤深

度处理工艺中试研究& 结果表明'

!

在表面负荷为 ( 8$4 9

*

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4

(:$条件下!该深度处理工艺出

水;"!为 $7 9.+<)浊度=%&) >?@)?A=%&$ 9.+<#

"

表面负荷对出水水质的影响不大!当分流比

为 $)B)混凝剂"聚合硫酸铝铁$投加量为 $% 9.+<时!处理效果最优!对浊度);"!)?A的去除率

分别为 '2B)3*B和 '%B#

#

当分流比较小"$%B$时!增加混凝剂用量可以降低出水浊度与;"!!

当分流比较大"4%B$时!混凝剂用量不再是限制因素!对出水浊度和 ;"!影响不大#

$

混凝%气

浮工艺可去除大部分悬浮物);"!和 ?A!保证了更好的过滤效果与较长的过滤周期& 混凝%气

浮%过滤工艺的处理效果优于污水处理厂既有高密度沉淀池C精密过滤器深度处理工艺&

66关键词!6二沉池出水#65

4

"工艺#6深度处理#6混凝#6气浮#6过滤#6分流比#6投药量

中图分类号! ?@''466文献标识码! 566文章编号! $%%% D23%4"4%4%#$' D%%(' D%3

66通信作者! 马放66ED9FGH!9FIFJ.K:GL&MNO&PJ

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4

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第 *3 卷6第 $' 期

4%4% 年 $% 月666666666666

中 国 给 水 排 水;a#>5U5?EbcU5_?EU5?Eb

6666666666666

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4

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PTF.OHFLGTJ%6NG//THZMN FG[IHTLFLGTJ%6IGHL[FLGTJ%6[MPYPHGJ.[FLGT%6PTF.OHFJLNT/F.M

66目前国内普遍存在污水处理厂提标升级"由

Rf$('$('4%%4 一级 f提升至一级 5#的技术需

求$其技术目标是进一步去除二沉池出水中的悬浮

物"__#(有机物";"!#及总磷"?A#等污染物)$*

+

由于后两类污染物中有相当一部分是以 __ 或附着

于 __的形式存在$大都伴随 __ 的去除而被同步分

离$因而采用物化分离成为目前国内污水厂提标的

主流技术路线)4*

+ 作为水的物化处理技术之一$气

浮工艺早在 4% 世纪 7% 年代就已有工程应用)**

$具

有受悬浮物性质状态影响小(分离速度快(处理效果

稳定等技术特点)2 D3*

+ 迄今为止$虽然气浮法用于

城市污水深度处理的研究及工程案例尚不多见$但

由于二沉池出水中 __ 主要为难以沉淀去除的细小

菌胶团(胶体悬浮物等)7 D(*

$因此从理论上说$相对

于其他物化分离工艺$气浮法可能更适用于处理这

类悬浮物$具有潜在的技术经济竞争力)'*

+

武汉市现有污水深度处理工艺主要是高效沉淀

池C精密过滤器$在某些条件下处理效果不够理想%

本研究由当地排水公司立项$旨在作为城市污水深

度处理的技术储备+ 本研究以武汉市某污水厂二沉

池出水为原水进行混凝'气浮'砂滤深度处理工艺

实验$研究气浮工艺的技术特性及其与现有工艺效

果的差异$并获得溶气水分流比(混凝剂投加量及表

面负荷这 * 个重要参数的优选值%同时$对该污水厂

实际深度处理工艺出水水质进行检测$并与本工艺

进行比较分析+

该污水处理厂处理规模为 $% g$%

2

9

*

+N$按一

级5标准考核$其二级处理工艺为 5

4

"C二沉池$

深度处理工艺采用高密度沉淀池C精密过滤器+

!"

实验材料与方法

!#!"实验模型

采用分流式溶气气浮法+ 气浮实验模型如图 $

所示$分为絮凝区(接触区(分离区(集水区等$气浮

池出水后接一套小型过滤装置对部分气浮池出水进

行砂滤处理$工艺流程如图 4 所示+ 混凝剂为液态

聚合硫酸铝铁"A5X_#$采用污水处理厂储药池内浓

度为 4%% 9.+<原液配制+

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图 !"气浮单元实验模型的平面和剖面图

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图 $"处理工艺流程

XG.&46XHT\P:F[LTIL[MFL9MJL0[TPM//

图 4 中$E为气浮池进水流量$>为溶气水分流

&%'&

第 *3 卷6第 $' 期66 666666666666

中 国 给 水 排 水6666666666 66\\\&PJ\\$'()&PT9

比"分流比h溶气水量+进水量#$F为部分气浮池出

水进入砂滤池的流量+

!#$"设计参数

进水流量为 $( 9

*

+:(处理量为 2*4 9

*

+N(表面

负荷为 $% 9

*

+"9

4

&:#(溶气罐压力为 %&4) 8%&*)

SAF(滤池滤速为 $% 9+:(絮凝池停留时间为 $)

9GJ(接触区停留时间为 $&2 9GJ(分离区停留时间为

$%&3 9GJ(气浮池排渣周期为 42 :(滤池反冲洗周期

为 42 :+

!#%"分析项目及方法

检测水样!原水"即二沉池出水#(气浮池出水(

滤池出水及污水厂精密过滤器出水+

分析项目与方法!浊度"为方便实时检测以浊

度替代 __#(;"!及 ?A+ 其中$;"!采用 a5;a

;"!预制试剂"%&7 82% 9.+<#测定%?A采用钼酸

铵分光光度法测定%浊度采用 a5;a!A4$%% 便携

式浊度仪现场检测+

仪器!a5;a!bf4%% 消解仪(a5;a!b4(%%

便携式分光光度计(a5;a!A4$%% 便携式浊度仪+

$"

结果与讨论

$#!"分流比对出水水质的影响

当表面负荷为 $% 9

*

+"9

4

&:#(投药量为 $)

9.+<时$考察了不同分流比"3B('B($4B($)B(

$(B#下$原水(气浮池出水与滤池出水浊度+ 结果

表明$不同分流比下$当原水浊度在 ) >?@上下浮

动时$气浮池出水浊度随分流比的增大而减小$但过

滤对出水浊度的消减增量较小$出水浊度较为恒定$

且小于 %&) >?@+ 气浮对原水浊度的去除率在 (*B

以上$滤池对原水浊度的累计去除率在 '4B以上+

当分流比=$)B时气浮池对浊度的去除率随着分流

比的增大而显著增大%当分流比i$)B时$对浊度的

去除率则略微有所下降+

当表面负荷为 $% 9

*

+"9

4

&:#(投药量为 $)

9.+<时$不同分流比条件下$原水 ;"!浓度在

$7 84$ 9.+<之间变化$气浮池出水 ;"!浓度随分

流比的增加而增大$但增幅不大%过滤对 ;"!的消

减量有限$;"!的去除以气浮为主+ 当分流比 =

$)B时$气浮池(滤池对 ;"!的累计去除率均随着

分流比的增大而增大$最小去除率分别为 2%B(

23B$最大去除率分别为 )4B()*B+

气浮池出水;"!浓度与浊度表现出相同的变

化趋势$对出水;"!"8#(浊度"G#进行线性相关性

分析得出!8h%&%'$ )GD%&*$3 )">

4

h%&'$) h)#$

有较好的相关性%对;"!(浊度的绝对去除量"原水

浓度减去气浮出水浓度#进行线性分析得出!8h

D%&4(' 7GC4%&'%)">

4

h%&2$% 2$) h)#$相关性

较差+ 表明混凝过程以去除非溶解性;"!为主+

不同分流比下$滤池出水 ?A浓度略低于气浮

池出水$当原水?A约为 %&2 9.+<时$气浮池和滤池

出水?A约为 %&%) 9.+<+ ?A去除率随分流比的变

化不大"$%B以内#$最终?A去除率约为 ()B+

综上所述$分流比对气浮池出水浊度和;"!有

一定的影响$对 ?A的影响很小$最佳分流比为

$)B+ 气浮池对浊度的去除起主要作用$而滤池使

得出水浊度进一步降低和稳定+

$#$"加药量对出水水质的影响

$#$#!"加药量对出水浊度和;"!的影响

当分流比为 $)B(表面负荷为 $% 9

*

+"9

4

&:#

时$不同加药量"%($(*()($%(4% 9.+<#下原水(气

浮池出水与滤池出水浊度和;"!的变化见图 *+

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图 %"不同加药量下进出水浊度和&'(的变化

XG.&*6;:FJ.MTILO[̂GNGLYFJN ;"!OJNM[NGIIM[MJLPTF.OHFJL

NT/F.M/

由图 *"F#可以看出$原水浊度在 2 >?@上下浮

动$当加药量=* 9.+<时$气浮池(滤池出水浊度随

加药量的增加呈现出明显的下降趋势%当加药量 i

* 9.+<时$出水浊度比较稳定" =$ >?@#$下降趋势

不明显+ 气浮池和滤池能够达到的最小浊度分别为

&$'&

\\\&PJ\\$'()&PT9 杨6墨!等'混凝%气浮%过滤深度处理5

4

"工艺二沉池出水 第 *3 卷6第 $' 期

%&* 和 %&$2 >?@"加药量为 4% 9.+<$对应浊度去除

率分别为 '2B('7B#+ 由于悬浮物的浮升主要取

决于黏附微气泡的多少"密度降低#$而受其粒度的

影响效小$因此当混凝剂的投加量超过改变悬浮物

的表面性质"有利于气泡附着#的基本量后$处理效

果提升的边界效应效小+

由图 *"^#可以看出$随着加药量的增加$气浮

池(滤池出水;"!浓度均呈下降趋势$且投药量=)

9.+<时$下降趋势明显%当投药量 i) 9.+<时$出

水;"!值趋于稳定+ 气浮池(滤池出水 ;"!最小

值分别为 7&$(3&4 9.+<+ 气浮池(滤池对 ;"!的

累计最大去除率分别为 )'B(3*B+

同样$对气浮池出水 ;"!"8#(浊度"G#进行线

性相关性分析得到!8h*&'*7 7GC)&''' 7 ">

4

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%&'43 %$) h3#$有较好的相关性%对 ;"!(浊度的

绝对去除量进行线性分析得到!8h*&4%( *GD

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h%&)2* 4$) h3#$相关性差+

$#$#$"加药量对出水?A的影响

实验结果表明$?A去除率随着加药量的增加而

增加$当加药量由 % 增大至 *% 9.+<时$对 ?A的去

除率由 7)B增至 '4B+ 由于原水 ?A浓度变化较

大$出水 ?A浓度也表现出相同的趋势"如图 2 所

示#+ 原水与滤池出水浓度之差即为绝对去除量$

可以看到?A的绝对去除量也随着加药量的增大而

增大+ ?A的去除与浊度(;"!的去除表现出不同的

趋势$这主要是因为它们的去除机理不同+ 在本实

验中$污水中以悬浮态存在的磷在混凝作用下随着

__的去除而去除$而以溶解态存在的磷酸盐中的磷

则与混凝剂中的铝离子(铁离子反应生成磷酸铝(磷

酸铁等结晶物$并最终上浮至气浮池浮渣层中通过

刮渣得到去除+

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图 )"不同加药量下进出水 *+浓度的变化

XG.&26;:FJ.MTI?AOJNM[NGIIM[MJLPTF.OHFJLNT/F.M/

综合分析$当分流比为 $)B(表面负荷为 $%

9

*

+"9

4

&:#时$混凝剂投加量为 $% 9.+<可同时取

得较好的浊度(;"!和?A去除效果$去除率分别为

'7B(3*B('%B+ 气浮池出水 ;"!与浊度有较好

的线性关系+ 值得说明的是$由于去除 __ 及 ;"!

所需的投药量较小$而除磷量与投药量成正比$故实

际投药量应以除磷要求为主+

$#%"表面负荷对出水水质的影响

$#%#!"表面负荷对出水浊度和;"!的影响

当分流比为 $)B(混凝剂投加量为 $% 9.+<

时$考察不同表面负荷下出水浊度的变化+ 结果表

明$原水浊度在 * 8*&) >?@之间浮动$在表面负荷

由 ( 9

*

+"9

4

&:#增加到 $4 9

*

+"9

4

&:#的过程中$

无论是气浮池还是滤池出水浊度变化都非常小$分

别为 %&)(%&4 >?@$去除率为 (*B 8'2B+

原水;"!浓度在 $% 8$) 9.+<之间浮动$气浮

池(滤池出水;"!浓度的变化趋势与原水一致$表

面负荷对;"!去除效果的影响不明显+

$#%#$"表面负荷对出水?A的影响

实验结果表明$当分流比为 $)B(混凝剂投加

量为 $% 9.+<时$原水?A浓度在 %&2 8%&) 9.+<之

间浮动$表面负荷发生变化时气浮池和滤池出水 ?A

浓度相对稳定$约为 %&%) 9.+<$去除率在 ()B 8

'%B之间+

综上所述$在该实验范围内表面负荷对系统出

水水质影响不大$最高可取 $4 9

*

+"9

4

&:#+

$#)"实验条件下气浮工艺与污水厂既有工艺比较

对实验期间不同工艺参数下得到的数据进行整

理"共 47 组#$结果如表 $ 所示+ 可知$对于出水浊

度(;"!(?A这 * 个指标$无论是平均值还是标准差

均远远低于污水处理厂既有工艺出水$说明相对于

沉淀$气浮法用于分离二沉池出水中细小轻质悬浮

物的针对性更强+ 因此单从处理效果来看$气浮工

艺更具优势+

表 !"实验条件下气浮工艺与污水厂既有工艺效果比较

?F̂&$6;T90F[G/TJ TING//THZMN FG[IHTLFLGTJ 0[TPM//OJNM[F

PTJLGJOTO/LM/LFJN MeG/LGJ.L[MFL9MJL0[TPM//IT[UU?A

项6目

浊度 ;"! ?A

平均值+

>?@

标准

差

平均值+

"9.&<

D$

#

标准

差

平均值+

"9.&<

D$

#

标准

差

原水 )&4 %&7 $(&' $&2 %&*% %&%3

气浮池出水 %&7 %&* $%&2 $&( %&%3 %&%3

滤池出水 %&4 %&$ '&2 $&7 %&%2 %&%*

水厂出水 $&7 %&( $*&$ 4&7 %&$2 %&%7

&4'&

第 *3 卷6第 $' 期66 666666666666

中 国 给 水 排 水6666666666 66\\\&PJ\\$'()&PT9

66在上述单因素实验所得的最优运行参数$即表

面负荷为 $% 9

*

+"9

4

&:#(分流比为 $)B(混凝剂

投加量为 $% 9.+<条件下运行 4 : 后进行取样$并

送到第三方检测单位进行了污水厂出水主要考核指

标的检测$结果如表 4 所示+ 第三方检测数据表明$

二沉池出水经气浮或气浮'过滤处理后$__(;"!(

?A等污染物浓度均达到,城镇污水处理厂污染物排

放标准-"Rf$('$('4%%4#的一级5要求$若按,地

表水环境质量标准-"Rf*(*('4%%4#考核$可达到

%

类水"湖库#标准%浊度远远低于,生活饮用水卫

生标准-"Rf)72''4%%3#限值%但对 ?>几乎无去

除效果+

表 $"第三方检测水质

?F̂&46UFLM[̀ OFHGLYLM/LMN ^YL:G[N10F[LY

项6目检测值

原水 气浮出水 过滤出水一级5

&

类

地表水%

类

地表水

Rf)72''

4%%3

;"!+"9.&<

D$

#

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氨氮+"9.&<

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浊度+>?@ 4&(3 %&2) %&$( ' ' ' $

色度+倍 2 4 4 ' ' ' '

66在土建设备投资方面$气浮池和沉淀池的工艺

构造接近$在表面负荷率相同的情况下$土建投资相

差不大%气浮池多了一套溶气水系统$而高效沉淀池

设有斜管$投资远大于溶气水系统设备+ 在运营费

用方面$从实验结果看$气浮表面负荷率在 ( 8$4

9

*

+"9

4

&:#$与用于饮用水的斜管沉淀池负荷相

同$投药量在 $% 9.+<$低于现状投药量%相对沉淀

工艺$运行成本增加部分主要是溶气水加压能耗$约

为 %&%43 ]U&:+9

*

$相对运行成本占比不大+

%"

结论及建议

混凝'气浮'过滤作为 5

4

"阶段的后续深度

处理工艺$运行效果稳定可靠$在由生化阶段保证

?>去除效果的前提下$最终出水水质可以满足一级

5排放要求+ 深度处理出水浊度 =%&) >?@(;"!

为 $7 9.+<(?A=%&$ 9.+<"去除率分别在 '%B(

)%B(3%B以上#$主要在气浮池中得到去除+ 工程

应用时$可根据实际需求选择是否需设置过滤单元+

单一地改变分流比或加药量时$气浮池出水浊度与

;"!存在线性关系+ 优化工艺参数如下!表面负荷

为 $% 9

*

+"9

4

&:#(分流比为 $)B(投药量为 $%

9.+<+ 最优工况下的浊度去除率为 '2B(;"!去

除率为 3*B(?A去除率为 '%B+

由于实验条件的限制$本阶段未研究气浮浮渣

的处理+ 目前工程案例中浮渣通常与二沉池排泥混

合处理$进一步可将气浮浮渣处理与现有深度处理

工艺中排泥水处理进行比较+

参考文献!

)$*6张向营&城镇污水厂提标改造工艺探讨与选择)j*&

低碳世界$4%$7"**#!3 D7&

k:FJ.VGFJ.YGJ.&!G/PO//GTJ FJN /MHMPLGTJ TIO0.[FNGJ.

[MPTJ/L[OPLGTJ 0[TPM//TI\F/LM\FLM[L[MFL9MJL0HFJL)j*&

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)4*6刘亦凡$陈涛$李军&中国城镇污水处理厂提标改造工

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"工艺二沉池出水 第 *3 卷6第 $' 期

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)'*6胡锋平$邓荣森$王涛$等&溶气气浮技术的发展及其

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作者简介!杨墨"$'(7 D6#$女$湖北武汉人$博士研究

生$研究方向为污水处理技术+

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收稿日期!

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江原水中有机物的研究)j*&中国给水排水$4%%3$44

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作者简介!刁寒"$'') D6#$男$黑龙江哈尔滨人$硕士

研究生$ 研究方向为水体除磷技术+

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收稿日期!4%$' D%( D%'

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第 *3 卷6第 $' 期66 666666666666

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