城市污水一级强化处理的研究及发展

张贵发，杨富山

(1.鹤岗市自来水公司，黑龙江鹤岗154100;2.黑龙江省第一建筑工程公司，哈尔滨150001)

1 我国城市污水处理概况

城市污水处理是环境污染控制的一个重要内容。由于经济的原因。发展中国家的城市污水处理率较低。因此引起城市水环境的污染越来越严重。

近几年，我国经济发展较快，城市污水排放量持续增加，城市水环境受到严重污染，并且由于城市污水处理水平较低，因此尽快提高城市污水处理率已成为当务之急。

我国的城市污水处理厂多以二级生物处理为主，由于耗能较大，运行费用较高，相当数量的污水处理厂没能正常运行，实际处理能力远低于设计能力。

我国城市污水排放量约占总量的70%，资金比较缺乏，废水处理任务十分限巨;因而在近期应先大力发展并逐步普及一级污水处理厂，经过化一级处理，以较少的投资排减较大的污染负荷，到条件成熟后再建设二级处理工艺。这对我国这样经济尚不发达而环境污染又较严重的国家，具有十分重要的现实意义。

2 城市污水强化一级处理工艺及效果

物理化学法一级处理与絮凝剂的发展密切相关。近年来，由于高效、廉价絮凝剂的出现，在城市污水一级处理中应用较广。

在城市污水一级处理的强化技术研究中，采用的无机絮凝剂主要有铝盐、铁盐、石灰等。根据中国、以色列、埃及等国家科技人员的研究结果表明，投加无机絮凝剂能够大幅度地提高悬浮物和有机物的去除率，强化效果非常明显。但无机絮凝剂的投加量较多，运行费用较高，产污泥量较大。

有机高分子絮凝剂具有絮凝速度快，用量少等优点，其主要种类有合成高分子絮凝剂如丙烯酰胺(PMA)和天然高分子絮凝剂如壳聚糖等。由于有机高分子絮凝剂价格较高，为了减少投药量，充分发挥不同絮凝剂间的协同作用，往往与无机絮凝剂配合使用。

微生物絮凝剂是有微生物产生的具有高效絮凝作用的天然高分子物质，其化学本质主要是微生物代谢产生的各种多聚糖类，蛋白质或多肽。由于微生物絮凝剂絮凝效果好，投加量少，适用面广，无二次污染，絮体易于分离等优点而备受关注。

微生物絮凝剂在废水脱色、油水分离、污泥脱水。畜牧场废水处理、瓦厂废水处理等方面已有所有应用，效果显著。但在城市污水处理中的应用，由于微生物絮凝剂的研究尚处于实验阶段，而且生产成本较高，无法适用城市污水处理的要求。

利用微生物的絮凝吸附作用强化一级处理，与二级处理的本质区别在于二级处理主要利用生物氧化作用;而生物法强化一级处理则主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物质。这就决定了它必然要比二级生物处理产生更多的污泥，但由于不投加任何药剂，其产泥量比物化处理产泥量少。

根据絮凝动力学的原理可知，在颗粒沉淀开始时，如果有较大直径的颗粒存在，必然使颗粒的沉降去除半衰期大为减少，使总的颗粒下降速度显著加快。因而，在原污水中引入颗粒直径较大的生物絮体，能够提高悬浮颗粒的除效率，起到强化一级处理的效果。

生物絮体不即你仅具有一般大颗粒的强化沉淀效果，还有生吸附作用。其去除机理既有污染物质的物理吸附、化学吸附和生物吸附、又有吸附架桥，沉淀物网捕等絮凝作用，相互作用十反分复杂。一般认为，对重金属离子的去除以物化吸附作用为主，对悬浮颗粒的去除以生物絮凝作用为主，絮凝作用的主要物质是胞外聚合物(ECP)，不同微生物表面间细微成分和结构的差别也可以导致絮凝，大量微生物形成的絮体又可以通过接触凝据等作用去除水中的污染物质。二价阳离子在絮凝吸附过程中起着重要的架桥作用。

活性污泥对废水的净化是通过两个阶段——吸附阶段和氧化阶段完成的，吸附阶段能在10～30 min内去除70%～90%的有机质，其去除机理是絮凝和吸附。比较常用的活性污泥处理法有;吸附再生法和AB法。这两个方法都不设初沉池，分别在吸附池和A段完成悬浮物质和胶体物质的生物絮凝吸附过程，水力停留时间一般为30min左右，负荷高，泥龄短，产泥量大。

利用生物絮凝提高城市污水初沉池处理效果的想法早已提出，但一直未能引起足够的重视。近年来，直接利用生物作用强化一级处理的研究也已有所报道。日本人以生物絮凝与斜板沉淀结合处理生活污水，MLSS 1 000～2 000 mg/L，HRT约1 h，SS去除率达70%，SCOD去除30%以上。韩国学者提出的FCS系统即絮凝～澄清～稳定系统，作为增强型一级处理工艺。我国学者受AB法运行机理的启发，研究了城市污水的一级半处理方法。采用高负荷生物接触氧化工艺，在容积负荷10～30 kgCODm3·d，HRT为30～45 min的运行条件下，处理模似城市污水，COD去除率60%～80%，污泥产率0.55～0.73 kgSS/kgBOD5(去除)，有机物去除可达17 kgCOD/m3·d。

国外有学者采用厌氧吸附反应间歇处理合成污水MLSS10g/L，HRT15min，即可去除40%的有机物质。

有研究表明，好氧污泥与厌氧污泥ECP的产量和成分存在着显著的差异。好氧污泥ECP产量约为厌氧污泥产量的4～7倍。另外两种污泥表面都带负电荷，半活性污泥的负电荷电性更强。

无论好氧污泥还是厌氧污泥，都对重金属离子有较强的吸附能力。金属离子的吸附主要依赖金属离子和微生物表面的理化特性，而与微生物的代谢活性关系不大，推测这主要是一个被动的过程。

近年来，对沉淀池的技术理论没与大的突破，其主要发展在机械化和自动化程度的提高，但同时也与一些局部的技术革新。总之，无论发达国家还是发展中国家，对城市污水一级处理强化工艺的研究都很重视，并已取得了一定的成果，但多数研究还停留在探索阶段，工艺技术还不很成熟。

3 发展趁势分析

环境污染的加剧和经济发展的水平决定了在相当长的一段时间内，一级处理应是我国中、小城市污水处理的重要方式。一级处理强化技术中，无极絮凝剂因其投药量大、产泥量多、运行费用高而缺乏竞争力，但如与其它种类的絮凝剂复配使用则可发展协同作用，达到较好的处理效果，这可能是其在城市污水处理中最具生命的方面。有机絮凝剂和微生物絮凝剂投加量一般较少，但由于产品价格较高，大量应用仍有一定的困难。

生物絮凝吸附不必投加任何外部药剂，污泥产量相对较少，运行费用较低，应用前景广阔。因而，应进一步研究生物絮凝吸附的机理，探索适宜的处理工艺和运行参数，为工程应用提供坚实的理论和技术基础。

［1］ 詹健，高廷耀，周增炎.生物絮体的物理特性调节.中国给水排水［J］，1996，12(1):4－7.