隨著城市化和經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水體污染造成的水資源短缺，已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。上海地處黃浦江與長江交匯口，擁有豐富的天然水資源，但作為主要水源地的黃浦江水源水質(zhì)不佳，而長江水源地近岸水體的水質(zhì)也呈下降趨勢，缺乏就近可用的優(yōu)質(zhì)水資源，受到水質(zhì)型水資源短缺的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。合理再生利用城市污水對對緩解上海水資源短缺，維持經(jīng)濟良性發(fā)展具有重要的社會、環(huán)境和經(jīng)濟意義。

本文采用混凝沉淀工藝對上海市石洞口污水處理廠二級出水進(jìn)行處理，分析并對比聚氯化鋁和聚硫氯化鋁兩種混凝劑對二級出水濁度、有機物、色度、氨氮、總氮、總磷等指標(biāo)的去除效果，并找到到較佳的處理試劑和較優(yōu)投加量，為污水處理廠二級出水再生利用提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料和儀器

混凝劑采用聚氯化鋁和聚硫氯化鋁（液體），氧化鋁含量均為10%，pH值分別為4.54和4.30。試驗采用的主要儀器設(shè)備如下：TA6-1程控混凝試驗攪拌儀（武漢恒嶺科技有限公司）；UV-3100PC紫外分光光度計（上海美譜達(dá)儀器有限公司）；2100N濁度儀（哈希）：電導(dǎo)率儀（梅特勒一托利多）等。

1.2試驗原水水質(zhì)

試驗用水為上海市石洞口污水處理廠二級出水，其出水pH值常年保持在7左右，CODcr為30～50mg/L，TN在10mg/L上下波動，氨氮基本保持在1～6mg/L，TP基本在1mg/L上下波動。

1.3混凝方法

水樣體積為1L，每組6個，設(shè)定六聯(lián)攪拌器的攪拌程序為：(1)混合階段，快速攪拌(轉(zhuǎn)速n1=400r/min)，攪拌時間為ti=2min；(2)反應(yīng)階段：慢速攪拌(轉(zhuǎn)速n，=70r/min)，攪拌時間t，=20min；(3)沉淀階段：靜置時間t3=30min。

分別向水樣中投加不同濃度的混凝劑，經(jīng)反應(yīng)后測定出水濁度、CODCr、TP、TN、氨氮、色度、電導(dǎo)率、Cl-和SO42-等指標(biāo)，分析混凝劑投加量對各指標(biāo)去除效果的影響，確定混凝劑較優(yōu)投加量。

2試驗結(jié)果與討論

2.1混凝劑投加量對濁度的影響

投加適量混凝劑可以較大改善二級出水濁度，在混凝劑投加量為20～80mg/L時，二級出水濁度均可降至1NTU以下，如圖1所示。在本試驗中聚氯化鋁和聚硫氯化鋁對濁度的去除效果是相近的，二級出水的濁度都隨著混凝劑投加量的增加呈現(xiàn)出先降低后急劇上升的趨勢。其原因主要是當(dāng)投加適量混凝劑時，隨著混凝劑投加量的增加，形成大而密實的絮體，其沉降速度明顯加快，此時濁度去除率逐漸升高；但當(dāng)混凝劑投加量達(dá)到一定程度后，其混凝作用己被充分發(fā)揮，繼續(xù)投加的混凝劑與已形成的絮體帶有相同的電荷，使得絮體重新進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)而難以沉降，因此，過高的投藥量反而意味著引入新的濁度。

2.2混凝劑投加量對有機物的影響

在不同混凝劑投加量的條件下，聚氯化鋁和聚硫氯化鋁對二級出水中有機物的混凝去除效果如圖2所示。兩種混凝劑對CODcr的去除效果均隨著投加量的增加呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢，當(dāng)聚氯化鋁和聚硫氯化鋁的投加量分別為80mg/L和40mg/L時，CODcr去除率達(dá)到較高，分別為54.4%和59.0%。由此可得，相同水質(zhì)條件下，若要達(dá)到相同的有機物去除效果，聚硫氯化鋁的投加量僅為聚氯化鋁的一半。

2.3混凝劑投加量對色度的影響

在不同混凝劑投加量的條件下，兩種聚鋁混凝劑對二級出水中色度的去除效果如圖3所示。由圖3可知，隨著混凝劑投加量的增加，色度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，聚氯化鋁和聚硫氯化鋁投加量分別為80mg/L和40mg/L時，色度降至較低，該結(jié)果與混凝沉淀對有機物的去除效果一致。污水處理廠二級處理出水的色度主要是來源于進(jìn)入污水處理廠的工業(yè)廢水以及微生物代謝過程中通過生化反應(yīng)所形成的胞外產(chǎn)物?；炷恋磉^程中去除了一部分造成色度的有機物從而使二級出水色度降低?；炷齽┩都恿窟^高時，色度增加除了有機物去除效率變差之外，也可能是由于混凝劑本身的顏色導(dǎo)致了出水色度變高如圖3所示。

2.4混凝劑投加量對氨氮和總氮的影響

圖4和圖5分別顯示了兩種鋁鹽混凝劑投加量對氨氮和總氮(TN)去除效果的影響，從圖中可以看出，混凝沉淀工藝對氨氮和總氮的去除效果較差，去除率僅為1%~1.5%左右。一般來說，混凝主要是去除水中懸浮物和膠體物質(zhì)，對于中性和溶解性的氨氮、總氮的去除效果較差。此外，石洞口污水廠采用的UniTank工藝對氨氮的去除效果顯著，出水氨氮常年保持在1.5mg/L左右，懸浮物中含有的氨氮較少，因此由懸浮物去除而減少的氨氮量較低。

2.5混凝劑投加量對總磷的影響

在不同混凝劑投加量條件下，采用聚氯化鋁和聚硫氯化鋁作為混凝劑對二級出水中總磷TP的去除效果如圖6所示。試驗結(jié)果表明，投加適量的混凝劑可以較好地去除水中的TP，兩種混凝劑投加量達(dá)40mg/L時，TP去除率可達(dá)70%左右。研究發(fā)現(xiàn)，聚鋁混凝劑除磷機理包括兩方面，一方面，混凝劑水解可形成具有較高正電荷的羥基多核絡(luò)合物，這些帶正電的絡(luò)合物對帶負(fù)電的磷酸根、磷酸氫根、磷酸二氫根產(chǎn)生締合吸附作用，形成水溶性低的離子締合物。另一方面，混凝過程中形成的大量氫氧化物絮體沉淀，這些絮體內(nèi)部有很大的比表面積，所以有很強的吸附能力，可以吸附一部分磷，同時礬花沉淀時也可以網(wǎng)捕卷掃一部分非溶解性的磷。混凝沉淀工藝對總磷去除效果較好，可保證二級出水總磷達(dá)到污水排放一級標(biāo)準(zhǔn)，對石洞口污水處理廠二級出水除磷具有較好的應(yīng)用前景。

2.6混凝劑投加量對離子含量的影響

試驗分析了不同混凝劑投加量對Cl-、S042-的影響，不同混凝劑投加量條件下，水中Cl-、S042-的濃度變化見圖7和圖8。從圖中可以看出，二級出水中Cl-、S042-的含量較低，分別為46.7、97.6mg/L，均符合一般回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。投加混凝劑后，Cl-的濃度明顯提高，并隨著混凝劑投加量的增加而增大，這可能是由于混凝劑水解過程中會離解出Cl-，從而增加水中Cl-的濃度。兩種混凝劑中，聚氯化鋁對Cl-濃度增加的影響更大，當(dāng)投加量為200mg/L時，Cl-濃度增至379.9mg/L，而在相同投加量的聚硫氯化鋁條件下，Cl-濃度僅增至286.6mg/L，造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是聚氯化鋁水解時可離解出更多的Cl-。由圖8可知，隨著混凝投加量由0mg/L增至120mg/L時，水中S042-濃度隨著混凝劑投加量的增加而下降。研究發(fā)現(xiàn)，鋁鹽混凝劑溶于水后離解出Aln，Al3+比其他陽離子半徑小而表面電荷量高，常發(fā)生水合反應(yīng)生成帶電的水合膠體或與F一、S042-、OH-等陰離子絡(luò)合，形成各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的絡(luò)合物，從而降低水中的S042-農(nóng)度。由于聚硫氯化鋁會離解出少量S042-，因此對S042-的去除效果比聚氯化鋁略差。

由于混凝劑的投加使得Cl-濃度大幅增加，從而使二級出水的電導(dǎo)率增大，其變化規(guī)律基本和Cl-濃度變化規(guī)律一致，具體見圖9。由此可知，投加混凝劑不利于Cl-和電導(dǎo)率這兩種水質(zhì)指標(biāo)的控制，因而采用混凝沉淀工藝處理的二級出水不適合直接回用于對Cl-和電導(dǎo)率要求較高的工業(yè)企業(yè)。

3結(jié)論

(1)混凝沉淀工藝可以有效去除污水處理廠二級出水濁度、有機物、色度、總磷等指標(biāo)，對氨氮和總氮的去除效果不佳，投加混凝劑會增加二級出水離子含量，導(dǎo)致Cl-和電導(dǎo)率增加，二級出水經(jīng)混凝沉淀后不適合直接回用于對Cl-和電導(dǎo)率要求較高的工業(yè)企業(yè)。

（2）聚氯化鋁和聚硫氯化鋁兩種混凝劑中聚硫氯化鋁的混凝效率更高。對于有機物、色度等指標(biāo)，達(dá)到相同混凝效果，聚硫氯化鋁投加量僅約聚氯化鋁的一半，經(jīng)濟性大大提高，推薦采用聚硫氯化鋁作為污水處理廠二級出水再生處理的混凝劑。