張貴發(fā)，楊富山

(1.鶴崗市自來水公司，黑龍江鶴崗154100;2.黑龍江省第一建筑工程公司，哈爾濱150001)

1 我國城市污水處理概況

城市污水處理是環(huán)境污染控制的一個重要內(nèi)容。由于經(jīng)濟(jì)的原因。發(fā)展中國家的城市污水處理率較低。因此引起城市水環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重。

近幾年，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，城市污水排放量持續(xù)增加，城市水環(huán)境受到嚴(yán)重污染，并且由于城市污水處理水平較低，因此盡快提高城市污水處理率已成為當(dāng)務(wù)之急。

我國的城市污水處理廠多以二級生物處理為主，由于耗能較大，運行費用較高，相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠沒能正常運行，實際處理能力遠(yuǎn)低于設(shè)計能力。

我國城市污水排放量約占總量的70%，資金比較缺乏，廢水處理任務(wù)十分限巨;因而在近期應(yīng)先大力發(fā)展并逐步普及一級污水處理廠，經(jīng)過化一級處理，以較少的投資排減較大的污染負(fù)荷，到條件成熟后再建設(shè)二級處理工藝。這對我國這樣經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)而環(huán)境污染又較嚴(yán)重的國家，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 城市污水強化一級處理工藝及效果

物理化學(xué)法一級處理與絮凝劑的發(fā)展密切相關(guān)。近年來，由于高效、廉價絮凝劑的出現(xiàn)，在城市污水一級處理中應(yīng)用較廣。

在城市污水一級處理的強化技術(shù)研究中，采用的無機(jī)絮凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽、石灰等。根據(jù)中國、以色列、埃及等國家科技人員的研究結(jié)果表明，投加無機(jī)絮凝劑能夠大幅度地提高懸浮物和有機(jī)物的去除率，強化效果非常明顯。但無機(jī)絮凝劑的投加量較多，運行費用較高，產(chǎn)污泥量較大。

有機(jī)高分子絮凝劑具有絮凝速度快，用量少等優(yōu)點，其主要種類有合成高分子絮凝劑如丙烯酰胺(PMA)和天然高分子絮凝劑如殼聚糖等。由于有機(jī)高分子絮凝劑價格較高，為了減少投藥量，充分發(fā)揮不同絮凝劑間的協(xié)同作用，往往與無機(jī)絮凝劑配合使用。

微生物絮凝劑是有微生物產(chǎn)生的具有高效絮凝作用的天然高分子物質(zhì)，其化學(xué)本質(zhì)主要是微生物代謝產(chǎn)生的各種多聚糖類，蛋白質(zhì)或多肽。由于微生物絮凝劑絮凝效果好，投加量少，適用面廣，無二次污染，絮體易于分離等優(yōu)點而備受關(guān)注。

微生物絮凝劑在廢水脫色、油水分離、污泥脫水。畜牧場廢水處理、瓦廠廢水處理等方面已有所有應(yīng)用，效果顯著。但在城市污水處理中的應(yīng)用，由于微生物絮凝劑的研究尚處于實驗階段，而且生產(chǎn)成本較高，無法適用城市污水處理的要求。

利用微生物的絮凝吸附作用強化一級處理，與二級處理的本質(zhì)區(qū)別在于二級處理主要利用生物氧化作用;而生物法強化一級處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質(zhì)。這就決定了它必然要比二級生物處理產(chǎn)生更多的污泥，但由于不投加任何藥劑，其產(chǎn)泥量比物化處理產(chǎn)泥量少。

根據(jù)絮凝動力學(xué)的原理可知，在顆粒沉淀開始時，如果有較大直徑的顆粒存在，必然使顆粒的沉降去除半衰期大為減少，使總的顆粒下降速度顯著加快。因而，在原污水中引入顆粒直徑較大的生物絮體，能夠提高懸浮顆粒的除效率，起到強化一級處理的效果。

生物絮體不即你僅具有一般大顆粒的強化沉淀效果，還有生吸附作用。其去除機(jī)理既有污染物質(zhì)的物理吸附、化學(xué)吸附和生物吸附、又有吸附架橋，沉淀物網(wǎng)捕等絮凝作用，相互作用十反分復(fù)雜。一般認(rèn)為，對重金屬離子的去除以物化吸附作用為主，對懸浮顆粒的去除以生物絮凝作用為主，絮凝作用的主要物質(zhì)是胞外聚合物(ECP)，不同微生物表面間細(xì)微成分和結(jié)構(gòu)的差別也可以導(dǎo)致絮凝，大量微生物形成的絮體又可以通過接觸凝據(jù)等作用去除水中的污染物質(zhì)。二價陽離子在絮凝吸附過程中起著重要的架橋作用。

活性污泥對廢水的凈化是通過兩個階段——吸附階段和氧化階段完成的，吸附階段能在10～30 min內(nèi)去除70%～90%的有機(jī)質(zhì)，其去除機(jī)理是絮凝和吸附。比較常用的活性污泥處理法有;吸附再生法和AB法。這兩個方法都不設(shè)初沉池，分別在吸附池和A段完成懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的生物絮凝吸附過程，水力停留時間一般為30min左右，負(fù)荷高，泥齡短，產(chǎn)泥量大。

利用生物絮凝提高城市污水初沉池處理效果的想法早已提出，但一直未能引起足夠的重視。近年來，直接利用生物作用強化一級處理的研究也已有所報道。日本人以生物絮凝與斜板沉淀結(jié)合處理生活污水，MLSS 1 000～2 000 mg/L，HRT約1 h，SS去除率達(dá)70%，SCOD去除30%以上。韓國學(xué)者提出的FCS系統(tǒng)即絮凝～澄清～穩(wěn)定系統(tǒng)，作為增強型一級處理工藝。我國學(xué)者受AB法運行機(jī)理的啟發(fā)，研究了城市污水的一級半處理方法。采用高負(fù)荷生物接觸氧化工藝，在容積負(fù)荷10～30 kgCODm3·d，HRT為30～45 min的運行條件下，處理模似城市污水，COD去除率60%～80%，污泥產(chǎn)率0.55～0.73 kgSS/kgBOD5(去除)，有機(jī)物去除可達(dá)17 kgCOD/m3·d。

國外有學(xué)者采用厭氧吸附反應(yīng)間歇處理合成污水MLSS10g/L，HRT15min，即可去除40%的有機(jī)物質(zhì)。

有研究表明，好氧污泥與厭氧污泥ECP的產(chǎn)量和成分存在著顯著的差異。好氧污泥ECP產(chǎn)量約為厭氧污泥產(chǎn)量的4～7倍。另外兩種污泥表面都帶負(fù)電荷，半活性污泥的負(fù)電荷電性更強。

無論好氧污泥還是厭氧污泥，都對重金屬離子有較強的吸附能力。金屬離子的吸附主要依賴金屬離子和微生物表面的理化特性，而與微生物的代謝活性關(guān)系不大，推測這主要是一個被動的過程。

近年來，對沉淀池的技術(shù)理論沒與大的突破，其主要發(fā)展在機(jī)械化和自動化程度的提高，但同時也與一些局部的技術(shù)革新。總之，無論發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，對城市污水一級處理強化工藝的研究都很重視，并已取得了一定的成果，但多數(shù)研究還停留在探索階段，工藝技術(shù)還不很成熟。

3 發(fā)展趁勢分析

環(huán)境污染的加劇和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平?jīng)Q定了在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，一級處理應(yīng)是我國中、小城市污水處理的重要方式。一級處理強化技術(shù)中，無極絮凝劑因其投藥量大、產(chǎn)泥量多、運行費用高而缺乏競爭力，但如與其它種類的絮凝劑復(fù)配使用則可發(fā)展協(xié)同作用，達(dá)到較好的處理效果，這可能是其在城市污水處理中最具生命的方面。有機(jī)絮凝劑和微生物絮凝劑投加量一般較少，但由于產(chǎn)品價格較高，大量應(yīng)用仍有一定的困難。

生物絮凝吸附不必投加任何外部藥劑，污泥產(chǎn)量相對較少，運行費用較低，應(yīng)用前景廣闊。因而，應(yīng)進(jìn)一步研究生物絮凝吸附的機(jī)理，探索適宜的處理工藝和運行參數(shù)，為工程應(yīng)用提供堅實的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

［1］ 詹健，高廷耀，周增炎.生物絮體的物理特性調(diào)節(jié).中國給水排水［J］，1996，12(1):4－7.