矾在污水处理中的应用分析 周 伟 武汉市水务集团排水公司龙王嘴污水处理厂 1 引言 龙王嘴污水处理厂运行工艺中为了保证出水水质的达标，在生物池末端设计包含有加矾除磷的环节，根据加矾的特点，本试验结合龙王嘴污水处理厂运行的工艺参数和生产中的具体情况，进行一系列搅拌试验，包括在进水pH值、投加矾液浓度，投加方式上获得较真实可靠的数据。研究分析在处理过程中加入矾对水质指标的影响和某些环境因素对加矾效果的影响，以及固体矾和液体矾在除磷效果上的比较研究。下图为龙王嘴污水处理厂工艺流程概图： 
2 材料与方法 2.1 材料
水样：每日早上9：00采集于1#生物池末端
矾种：固体矾：聚合氯化铝（PAC）
液体矾：碱式氯化铝
2.2 方法
利用实验室搅拌器模拟生物池出水至配水井，再由配水井至二沉池的实际水力搅拌情况。具体分为三段：
300 rpm：生物池出水管段，为高速混合阶段；
200 rpm：1#、2#生物池出水管合为一管至配水井段，为中速反应阶段；
60 rpm： 配水井至二沉池出水段，为慢速搅拌阶段；
静沉20min 为二沉池沉降浓缩阶段。
取试验水样上清液进行CODcr、TP、TN、SS、色度等指标的化验。 3 结果与分析 3.1 投加固体矾对水质指标的影响
3.1.1 加入不同浓度的PAC试验结果 | 加矾浓度（mg/L） | 5 | 8 | 10 | 15 | 20 | 50 | | TP平均去除率 | 9.81% | 10.92% | 20.03% | 28.87% | 38.31% | 61.25% | | TN平均去除率 | －1.61% | －0.62% | 2.48% | 7.10% | 7.33% | 5.14% | | CODcr平均去除率 | 6.83% | －4.64% | 9.24% | 30.67% | 50.27% | 27.83% | | SS是否超标 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 | | 色度是否超标 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 | | 微生物是否 有死亡现象 | 没有 | 没有 | 没有 | 没有 | 没有 | 没有 |
数据来源：龙王嘴污水处理厂化验室 3.1.2 结果分析 
根据上述试验结果可绘制分析曲线，从曲线中可以看出，TP去除率随着PAC的投加浓度升高而增大；TN在投加浓度较低时容易出现负值，随着加入PAC浓度的升高去除率也呈缓慢上升趋势；加入PAC浓度高低对CODcr的去除效果并不明显，没有一定规律，也存在出现负值情况。
分析出现负值的原因，在投加浓度低的时候，可能是由于本来附着在污泥上的含氮以及其它有机和无机物质在经过高速搅拌后，又重新溶入溶液中，从而造成加药后检测指标比加药前要高。但随着浓度的增大，这种情况就消失了。
检测水样中SS和色度两项指标是为了分析在投加矾后，矾在水中的反应是否会对这两项指标产生影响，从而影响出水水质。由化验结果观察可以排除矾对水质指标SS和色度的影响。对微生物的活性也不存在较大影响，镜检结果表现出微生物活性正常。
3.2 高浓度PAC对出水水质的影响 项目 | 加药（PAC）量（mg/L） | 10mg/L | 20mg/L | 30mg/L | 40mg/L | 50mg/L | TP | 11.43% | 24.31% | 36.49% | 46.02% | 59.39% | TN | 0.24% | 1.70% | 1.43% | 2.84% | 4.28% | CODcr | 38.61% | 28.89% | 10.79% | 21.69% | 24.35% |
递增浓度对化验指标的去除情况，百分比为去除率。
从表中可以看出，随着浓度的递增，TP的去除效果越来越明显，浓度每增加一倍，去除率也随之提高一倍。然而浓度的升高对TN、CODcr的去除效果并不明显。
3.3 pH值对水样的影响
3.3.1 不同pH值的指标去除情况
以投加固体矾浓度为10mg/L做对比试验，去除率如下表所示： | pH值 | 5.8 | 6.3 | 7.2 | 7.3 | 7.5 | | TP去除率 | 15.6% | 16.0% | 16.7% | 15.7% | 7.97% | | TN去除率 | 0 | 3.0% | 3.4% | 0.49% | 0.91% | | CODcr去除率 | －10.8% | 9.5% | 25.6% | －67.9% | 62.5% |
3.3.2 结果分析
在不同pH值的条件下，按照同样的试验方法，以1L水样中加入PAC浓度为10mg/L进行化验分析，在5种不同pH值的条件下所得结果来看，pH在6-7之间TP的去除效果较好，pH在7.5以上去除率降低，但pH在6-8之间可视为条件范围之内，去除效果不存在较大差异。
由于矾的作用主要是除磷，故TN在试验中的去除效果不明显，去除率低。在生物池经过处理后CODcr值已经非常低了，然而在矾中在水样中产生了其他反应从而使CODcr值有所回升，但不影响出水水质。
3.4 MLSS对水样的影响
3.4.1 不同MLSS的除磷效果影响
投加浓度为10mg/L的PAC，不同污泥浓度条件下对除磷效果的影响，曲线如下： 
3.4.2 结果分析
在不同污泥浓度情况下投加药剂，图表上显示并无明显规律和趋势，但MLSS在2100至2700间时，TP的去除率在20%以上的比例比较大。
3.5 液体矾与固体矾除磷效果比较
3.5.1 除磷结果比较 加矾浓度（mg/L） | 5 | 8 | 10 | 15 | 20 | 固体矾除磷率 | 13.31% | 10.92% | 20.03% | 28.87% | 38.31% | 液体矾除磷率 | 10.44% | 7.61% | 8.21% | 12.15% | 18.41% |
3.5.2 结果分析 
由结果可得出曲线图，从图中可以看出，固体矾和液体矾浓度从5mg/L至8mg/L时去除效果下降。但从8mg/L开始，随着加入浓度的升高，除磷率增大。但在同样浓度的情况下，固体矾除磷效果明显高于液体矾。 4 小结 本文将搅拌试验所得的数据进行了几个方面的分析，归纳起来主要有四点：一是本试验中加矾的目的主要是除磷，所以分析所得数据显示在脱氮和去除CODcr上的作用不大，并且CODcr，SS和色度在生物池中处理效果较明显，已经低于国家标准，加矾后对这三项指标不存在有大的影响。二是厂区进水TP含量在1～5mg/L之间，然而在生物池经过处理后可去除部分，按照GB18918-2002一级B标准而言，加入10-20mg/L低浓度PAC可以保证水质达标；浓度梯度可随污水中TP的变化而改变投加量。三是固体矾与液体矾相比较而言，固体矾的除磷效果较明显。四是从每天的试验镜检情况来看，加矾对生物池中微生物的活性不存在影响，微生物的活性主要与进水COD 、BOD、pH和生物池溶解氧、MLSS等因素有关。 | 
