宋政文

（伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司，黑龍江鐵力 152500）

1 引言

高寒地區(qū)的污水處理除了考慮凈化效果、投資和運(yùn)行成本，還需要根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況，選取適應(yīng)其特點(diǎn)的處理技術(shù)。污水處理按照其作用可分為物理法、生物法和化學(xué)法3 種。其中，物化處理法中典型的工藝之一為混凝沉淀工藝，主要用以去除污水中懸浮物等污染物質(zhì)，在污水處理領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。研究表明，常規(guī)混凝沉淀工藝難以滿足高寒地區(qū)污水處理的要求，主要原因?yàn)楦吆貐^(qū)溫度較低，低溫期水中膠體顆粒電位升高，約為中溫時(shí)期的2 倍，膠體間靜電斥力增大，穩(wěn)定性提高；同時(shí)水的黏滯性增加，顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力變大，碰撞困難，顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)減弱，碰撞系數(shù)減小，混凝沉淀效果下降。

2 多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)介紹

本文所述多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)是將化學(xué)混凝、機(jī)械攪拌、加載沉淀、斜管分離等各種有利于固液分離的技術(shù)進(jìn)行高度集成，該系統(tǒng)集活性炭、微砂、磁粉、澄清污泥4 種介質(zhì)絮核加載于一體，提高絮體凝聚的概率和密度，提高絮體的沉降性能，縮短反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)基于多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)，采用“絮體破碎-重組”強(qiáng)化高密度澄清技術(shù)。通過機(jī)械攪拌和水力流場(chǎng)調(diào)整絮凝單元之間的流速，強(qiáng)化絮體破碎-重組過程。在不通過區(qū)域針對(duì)性地設(shè)置可調(diào)轉(zhuǎn)速的大槳葉攪拌機(jī)，通過不同轉(zhuǎn)速的搭配，實(shí)現(xiàn)變速絮凝，使得絮體“破碎-重組”；在各單元間增加不同的整流板及澄清區(qū)設(shè)置小間距斜板，調(diào)節(jié)單元之間的水力條件及流場(chǎng)變化，強(qiáng)化絮體“破碎-重組”；通過絮體破碎-重組優(yōu)化絮體形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提升高密度澄清效果。該系統(tǒng)具有高速、緊湊、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強(qiáng)、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，該系統(tǒng)操作靈活性強(qiáng)，可根據(jù)水質(zhì)水量水溫情況，選擇一種或者多種介質(zhì)疊加為絮體凝結(jié)核，實(shí)現(xiàn)處理水質(zhì)的目標(biāo)。

3 多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

本文以高寒地區(qū)某礦區(qū)應(yīng)急污水處理、某礦區(qū)排土場(chǎng)周邊水處理以及某隧道施工污水處理為例，進(jìn)行多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)在高寒地區(qū)污水處理中對(duì)絮凝沉淀效果的應(yīng)用研究。

3.1 某礦區(qū)應(yīng)急污水處置

3.1.1 工程概況

突發(fā)事件造成的水環(huán)境污染，其中的應(yīng)急治理存在水體水質(zhì)復(fù)雜、水量波動(dòng)大的特點(diǎn)。以東北某尾礦庫泄露為例，由尾礦庫泄露造成的河道水體污染，污染物種類復(fù)雜，且受支干流及降雨影響，水量波動(dòng)大。根據(jù)不同河流地理位置及區(qū)域降水特性，水量波動(dòng)能達(dá)到數(shù)十倍差異。主要污染物包括顆粒物、懸浮物、油類、重金屬、COD、鹽類等。

目前，應(yīng)急治理水體處理工藝主要采用簡(jiǎn)單的絮凝沉淀的方法。該方法不能應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量突變的情況，且由于混合攪拌不均，不能保證治理后的出水效果，

無法滿足應(yīng)急治理中的水體處理需求。同時(shí)，該事故發(fā)生時(shí)，當(dāng)?shù)貧夂蛘幱趪?yán)寒期，平均氣溫低于-5 ℃，水溫低于5 ℃，進(jìn)一步增加了處理難度。

3.1.2 應(yīng)急處置目標(biāo)

依據(jù)相關(guān)政府對(duì)周邊重要水系的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)，考慮河水中懸浮物濃度較高，此次應(yīng)急處置的目標(biāo)因子為鉬、懸浮物。

應(yīng)急處置后，河道水質(zhì)滿足GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求和《集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目分析方法》中的相關(guān)指標(biāo)要求。

3.1.3 工藝流程

采用“一級(jí)在線預(yù)處理+二級(jí)多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)強(qiáng)化處理”的技術(shù)思路。采用混凝沉淀+脫鉬開展預(yù)處理工作，預(yù)處理后采用多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)快速處理裝置進(jìn)行深度處理，以滿足懸浮物、COD 和鉬的出水指標(biāo)要求。

3.1.4 應(yīng)用效果

通過連續(xù)12 d 的監(jiān)測(cè)，處理后的河水中各目標(biāo)污染物的濃度得到明顯的降低，懸浮物濃度平均低于20 mg/L，化學(xué)需氧量濃度低于30 mg/L，鉬濃度低于0.04 mg/L，均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

在懸浮物濃度和鉬濃度呈現(xiàn)巨大波動(dòng)，由圖1 可知，懸浮物濃度達(dá)3 000 mg/L，鉬濃度達(dá)0.6 mg/L 時(shí)，懸浮物和鉬濃度依舊處于達(dá)標(biāo)狀態(tài)。

圖1 處理前后懸浮物濃度

3.1.5 小結(jié)

本應(yīng)急處置工程處理效果良好。通過對(duì)治理河段采用“一級(jí)在線預(yù)處理+二級(jí)多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)強(qiáng)化處理”取得了良好的處理效果。經(jīng)過處理后的河道水中的懸浮物、COD和鉬等污染物指標(biāo)滿足相關(guān)指標(biāo)要求和相關(guān)懸浮物處理標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

3.2 某礦區(qū)排土場(chǎng)周邊水處理

3.2.1 工程概況

以東北某鉬礦礦山為例，隨著礦山不斷開采，大量固體堆放物被排放，這些露天堆積的礦山廢棄物對(duì)土壤、地表水及地下水環(huán)境造成了影響。并隨著時(shí)間的變化，固體堆放物含水逐漸達(dá)到飽和，需要將固體堆放物中的含水排出。礦區(qū)排土場(chǎng)周邊水呈現(xiàn)酸性、重金屬濃度低、排放點(diǎn)分散、水質(zhì)水量時(shí)空波動(dòng)大等特點(diǎn)。該礦區(qū)還具有高寒氣候特征。

目前，礦區(qū)采取生態(tài)攔截等措施，將排土場(chǎng)周邊水匯集處理。

3.2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)主要污染指標(biāo)為pH、SS、銅、鋅。

根據(jù)國家政策及礦區(qū)周邊水體水質(zhì)要求，處理后出水滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》三類水標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2.3 工藝流程

排土場(chǎng)周邊水呈現(xiàn)酸性廢水，采用中和預(yù)處理+多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)。主要包括配藥投加系統(tǒng)、中和預(yù)處理系統(tǒng)、多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)、污泥處理處置系統(tǒng)。工藝流程如圖2 所示。

圖2 排土場(chǎng)周邊水處理工藝流程圖

排土場(chǎng)周邊水先經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行加堿中和預(yù)處理，再通過多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)進(jìn)行渣水分離，所產(chǎn)生的污泥暫時(shí)堆存在現(xiàn)場(chǎng)，定期運(yùn)至排土場(chǎng)安全處置，出水達(dá)標(biāo)后排放，不影響天然水體水質(zhì)。

3.2.4 應(yīng)用效果

在排土場(chǎng)周邊水處理系統(tǒng)調(diào)試完成后，通過對(duì)進(jìn)出水開展連續(xù)12 d 的監(jiān)測(cè)，處理后污水中SS、銅、鉛等目標(biāo)污染物濃度得到明顯的降低，由圖3 可知，pH 達(dá)到6～9，懸浮物濃度平均低于30 mg/L，銅的濃度低于0.008 mg/L，鉛濃度低于0.08 mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定，目標(biāo)污染物滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 處理前后的pH

3.2.5 小結(jié)

本案例排土場(chǎng)周邊水處理效果良好。通過對(duì)排土場(chǎng)周邊水采用“中和預(yù)處理+多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)”取得了良好的處理效果，經(jīng)過處理后的pH、懸浮物、銅和鉬等污染物指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，處理后出水滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 某隧道施工污水處理

3.3.1 基本情況

隧道施工過程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的施工污水，包括施工設(shè)備產(chǎn)生的污水、注漿過程產(chǎn)生的污水、穿越不良地質(zhì)時(shí)的涌水、爆破后的降塵水、基巖裂隙滲水等。污水主要污染物為顆粒物及懸浮物，偶爾含油類、炸藥殘余物、少量有機(jī)物、鹽類等。

本文以東北高寒地區(qū)某隧道施工段為例，該施工段施工污水年均水溫在6 ℃左右，最低水溫低于2 ℃，污水中SS 低于200 mg/L，屬典型高寒低濁隧道施工污水。

3.3.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

原水水質(zhì)主要污染指標(biāo)為pH、濁度、SS 和COD。

處理后出水滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》三類水標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3.3 工藝流程

將多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)與施工現(xiàn)場(chǎng)自建污水調(diào)節(jié)池相結(jié)合，制定污水處理工藝流程，污水先后經(jīng)格柵、調(diào)節(jié)池和多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)，所產(chǎn)生污泥經(jīng)過污泥脫水系統(tǒng)之后進(jìn)行安全處置，處理后出水達(dá)標(biāo)排放。工藝流程如圖4所示。

圖4 隧道施工污水處理工藝流程圖

3.3.4 應(yīng)用效果

經(jīng)污水處理系統(tǒng)后濁度、SS、COD 和石油類等目標(biāo)污染物濃度均大幅度降低，其中濁度的去除率為88%，COD 的去除率為86%，石油類去除率為95%，SS 的去除率達(dá)95%以上。在進(jìn)水中濁度和SS 濃度發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，出水水質(zhì)仍保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.3.5 小結(jié)

本案例隧道施工污水處理效果良好。通過對(duì)隧道施工污水采用“格柵→調(diào)節(jié)池→多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)”取得了良好的處理效果，經(jīng)過處理后的濁度、SS、COD 和石油類等目標(biāo)污染物濃度均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

高寒地區(qū)污水處理是凈水技術(shù)中的難點(diǎn)之一。本文以高寒地區(qū)應(yīng)急污水處理、排土場(chǎng)周邊水處理和隧道施工污水處理為例，進(jìn)行多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)在高寒地區(qū)污水處理中的應(yīng)用研究。實(shí)踐表明，多介質(zhì)絮核加載澄清系統(tǒng)可以克服高寒地區(qū)低溫對(duì)于污水處理中絮凝沉淀的影響，保持出水穩(wěn)定。同時(shí)，系統(tǒng)在運(yùn)行上有很大的靈活性和可調(diào)節(jié)性，能夠適應(yīng)水質(zhì)水量的變化，可根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域的進(jìn)水水質(zhì)、排水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工藝單元的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工藝單元的靈活組合。