摘要：通過綜合大量文獻(xiàn)，概述了強(qiáng)化混凝概念、機(jī)理和影響因素；介紹了強(qiáng)化混凝技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用；總結(jié)了強(qiáng)化混凝技術(shù)和混凝劑的研究進(jìn)展情況；提出了強(qiáng)化混凝技術(shù)和混凝劑在研究和應(yīng)用方面有待解決的問題，以供今后研究參考。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)化混凝混凝混凝劑絮凝絮凝劑

強(qiáng)化混凝是在常規(guī)混凝的基礎(chǔ)上，基于新型混凝劑的開發(fā)而發(fā)展起來的一種水處理工藝，能有效去除污染水體中的懸浮顆粒、膠體雜質(zhì)、總磷和藻類等污染物質(zhì)[1]。關(guān)于強(qiáng)化混凝，有強(qiáng)化混凝、化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理和強(qiáng)化絮凝等多種提法，本文統(tǒng)稱之為強(qiáng)化混凝。強(qiáng)化混凝技術(shù)的概念還沒有形成權(quán)威的解釋，筆者認(rèn)為，強(qiáng)化混凝技術(shù)是對(duì)常規(guī)混凝中藥劑、混合、凝聚和絮凝任一環(huán)節(jié)或多環(huán)節(jié)的強(qiáng)化和優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高對(duì)水中污染物，包括低分子溶解性污染物的凈化效果。

強(qiáng)化混凝作用機(jī)理與常規(guī)混凝并無太大差別，主要包括壓縮雙電層作用、吸附電中和作用、吸附－架橋作用、沉析物網(wǎng)捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水體投入混凝劑后，一方面通過壓縮雙電層和吸附電中和作用，膠體擴(kuò)散層被壓縮，ξ電位降低，膠體脫穩(wěn)；另一方面通過吸附－架橋和沉析物網(wǎng)捕等作用使脫穩(wěn)后的膠體相互聚結(jié)成大的絮體并沉淀，最終固液分離。新型高分子混凝劑的使用使以上作用得到強(qiáng)化，它不僅具有以絮凝體吸附水中非溶性大分子有機(jī)污染物的物理吸附作用；又能對(duì)水中溶解性低分子有機(jī)物產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)吸附和強(qiáng)氧化等多種凈化效果，從而可以提高污染物的去除率。但是，要取得良好的混凝效果還和許多因素有關(guān)，其中包括混凝劑品種、混凝劑投加量、水質(zhì)、水力條件、水溫、堿度和pH等。只有優(yōu)化這些反應(yīng)條件，使混凝劑在最佳條件下起作用，才能達(dá)到強(qiáng)化混凝提高常規(guī)混凝效果的目的。

1強(qiáng)化混凝技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用

1.1在生活污水處理中的應(yīng)用

［摘要］以天津某鉆井作業(yè)場(chǎng)地泥漿廢水為研究對(duì)象，研究了不同混凝劑（FeSO4、PAC、PFS）、混凝劑投加量、初始pH，助凝劑PAM的投加對(duì)混凝處理后上清液濁度、TOC和泥漿沉降比的影響，優(yōu)化確定了混凝處理的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，PAC對(duì)泥漿廢水混凝處理的效果優(yōu)于FeSO4和PFS，當(dāng)PAC投加量為200mg/L，廢水初始pH為10.0時(shí)，混凝處理靜置30min后，上清液濁度可降至38.3NTU，TOC去除率可達(dá)91.5%，處理藥劑成本約為0.52元/t，具有較好的應(yīng)用可行性。此外，雖然PAM的投加能夠降低泥漿沉降比，但會(huì)造成上清液濁度升高。

［關(guān)鍵詞］鉆井廢水；混凝處理；聚合氯化鋁；濁度；總有機(jī)碳

鉆井工程中所產(chǎn)生的大量泥漿廢水具有污染負(fù)荷高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，主要包括懸浮物、黏土、無機(jī)鹽、以及鉆井過程中所使用的添加劑等。泥漿廢水組成的復(fù)雜程度隨著鉆井深度的增加而增加，相應(yīng)的泥漿水處理難度也越來越大〔1-3〕。泥漿廢水含水率約為30%~90%，pH偏堿性，若不經(jīng)處理直接排放會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染〔4〕。在工程現(xiàn)場(chǎng)，鉆井泥漿廢水通常被排入貯水池中，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的重力沉降固液分離后，上清液進(jìn)行外排，這一處理方法存在占地面積大、泥水分離效果差、處理時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此，如何快速有效地將泥漿廢水進(jìn)行固液分離是其處理的關(guān)鍵，分離所得上清液可回用于鉆井工程中，減少水資源消耗，而沉淀泥漿在固結(jié)處理后可用于燒磚等行業(yè)〔5〕。本研究以天津某鉆井作業(yè)場(chǎng)地泥漿廢水作為研究對(duì)象，探討了不同混凝劑、初始pH和助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）對(duì)其固液分離的影響，并采用上清液濁度、總有機(jī)碳（TOC）、以及泥漿沉降比對(duì)比分析固液分離效果，以期為泥漿廢水的混凝處理工程實(shí)踐提供數(shù)據(jù)支持。

1材料與方法

1.1試劑與儀器。試劑：氫氧化鈉、七水合硫酸亞鐵（FeSO4•7H2O）、鹽酸均為分析純，購自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；PAM（陽離子型、相對(duì)分子質(zhì)量約為900萬）、聚合氯化鋁（PAC）（Al2O3有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%）、聚合硫酸鐵（PFS）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%）均為工業(yè)品，由無錫綠達(dá)環(huán)保工程有限公司提供。儀器：CM-02SS型臺(tái)式濁度儀，北京雙暉京承電子產(chǎn)品有限公司；pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器有限公司；multiN/C3100TOC型總有機(jī)碳/總氮分析儀，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司。1.2混凝條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。泥漿廢水采集于天津某鉆井作業(yè)場(chǎng)地，水質(zhì)偏堿性，pH約為10.0，含泥量較高，自由沉降30min后，上清液濁度為100.1NTU，TOC為48.2mg/L。采用FeSO4、PAC、PFS作為混凝劑，分別考察了混凝劑投加量、初始pH和助凝劑PAM對(duì)泥漿廢水上清液濁度和TOC的去除效果，以及泥漿沉降比的影響，從而優(yōu)化確定了混凝工藝的最佳運(yùn)行參數(shù)。1.2.1不同混凝劑及其投加量對(duì)混凝效果的影響取150mL泥漿廢水于若干燒杯中，分別投加25、50、100、200、400mg/L的FeSO4、PAC、PFS，快速攪拌3min，靜置30min，固液分離后測(cè)定上清液濁度和TOC，同時(shí)記錄泥漿沉降比。1.2.2初始pH對(duì)混凝效果的影響取150mL泥漿廢水于若干燒杯中，使用濃度為1.0mol/L的鹽酸溶液和1.0mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)泥漿廢水pH分別為6.0、8.0、9.0、10.0、11.0，加入200mg/L混凝劑，快速攪拌3min，靜置30min，固液分離后測(cè)定上清液濁度和TOC，同時(shí)記錄泥漿沉降比。1.2.3PAM對(duì)混凝效果的影響取150mL泥漿廢水于若干燒杯中，加入200mg/L混凝劑，再分別投加5、10、15、20、30mg/L的PAM，快速攪拌3min，靜置30min，固液分離后測(cè)定上清液濁度和TOC，同時(shí)記錄泥漿沉降比。

2結(jié)果與討論

摘要：通過模型實(shí)驗(yàn)，探討了最優(yōu)混凝攪拌條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：最優(yōu)快速攪拌條件(GT值)與原水濁度、投藥量、水溫等有關(guān)；最優(yōu)慢速攪拌條件(G值)與投藥量等有關(guān)，慢速攪拌時(shí)間(T值)宜大于15min。

關(guān)鍵詞：混凝快速攪拌慢速攪拌給水處理

混凝操作一般采用先快速攪拌(快速混合)，然后慢速攪拌(絮凝)的水力條件。快速攪拌的目的是為了使混凝劑瞬間、快速、均勻地分散到水中，以避免藥劑分散不均勻，造成局部藥劑濃度過高，影響混凝劑(如：硫酸鋁)自身水解及其與水中膠體(或雜質(zhì)顆粒)的作用。慢速攪拌是為了使快速攪拌時(shí)生成的微絮凝體進(jìn)一步成長(zhǎng)成粗大、密實(shí)的絮凝體，以實(shí)現(xiàn)固液分離。快速攪拌(混合)條件和慢速攪拌(絮凝)條件，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，通常是按某固定值進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制的，即按某固定G值(攪拌強(qiáng)度)T值(攪拌時(shí)間)設(shè)計(jì)和控制，而沒有考慮攪拌條件隨投藥量、原水濁度、水溫等的變化而變化。這樣，不僅會(huì)使混凝費(fèi)用增加，而且有時(shí)還會(huì)使混凝效果惡化。本研究試圖通過實(shí)驗(yàn)考察最優(yōu)攪拌條件與投藥量、原水濁度、水溫等的關(guān)系，從而為生產(chǎn)中實(shí)時(shí)、最優(yōu)地控制攪拌條件提供依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)方法和條件

混凝研究通常是通過燒杯攪拌試驗(yàn)，考察不同混凝條件下的除濁效果。由于該過程經(jīng)過的環(huán)節(jié)太多(快速攪拌、慢速攪拌、沉淀、測(cè)濁度)，難免給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來誤差。故本實(shí)驗(yàn)擬采用直接測(cè)定絮凝體平均粒徑，以絮凝體平均粒徑為指標(biāo)來研究混凝，因?yàn)榛炷哪康木褪菫榱耸闺s質(zhì)顆粒凝聚變大。絮凝體平均粒徑的檢測(cè)使用了絮凝檢測(cè)儀，該儀器的檢測(cè)值R(無量綱)可以相對(duì)地反映絮凝體平均粒徑的大小[1]，而且該值不受水樣檢測(cè)部分污染及電子元件漂移的影響，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)檢測(cè)。

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

摘要：本文綜合考察各礦井的礦井廢水的處理工藝，重點(diǎn)研究了混凝沉淀過濾技術(shù)的應(yīng)用，伴隨著開采技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦開采過程中產(chǎn)生的大量水資源不可避免的會(huì)被污染，這會(huì)極大地影響淡水資源的可持續(xù)發(fā)展。因此需要對(duì)礦井內(nèi)部的水資源進(jìn)行凈化處理，通過混凝沉淀過濾技術(shù)能夠有效地解決水資源的污染問題，具有極高的研究和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：礦井廢水；混凝；沉淀；過濾

1礦井廢水的主要處理技術(shù)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)科技的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)與煤炭資源的開發(fā)與利用都有著密切的聯(lián)系，因此幾乎每個(gè)省份都有著一定數(shù)量的煤炭開采企業(yè)。在開發(fā)礦井的過程中，受復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境影響往往會(huì)遇到地下含水層，另外煤礦的生產(chǎn)過程中也需要使用一定的水資源，并產(chǎn)生清洗和防塵廢水，因此產(chǎn)生了大量的廢水，如果煤礦企業(yè)不對(duì)這些廢水加以處理利用，就會(huì)造成水資源的極大浪費(fèi)。同時(shí)，在煤礦開發(fā)過程中由于需要乳化液等特殊的化學(xué)制品，所以礦井內(nèi)廢水直接外排很容易對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，因此對(duì)礦井水進(jìn)行有效的過濾處理是非常重要的。事實(shí)上國(guó)內(nèi)的環(huán)保部門對(duì)煤礦開采過程中產(chǎn)生的廢水的達(dá)標(biāo)處理是非常重視的，但是就目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的礦井水處理辦法而言，處理技術(shù)還較為單一，不能夠普遍適用于礦井廢水處理要求。煤礦企業(yè)在進(jìn)行日常生產(chǎn)作業(yè)的過程當(dāng)中，如果產(chǎn)生了礦井水，大部分企業(yè)也只會(huì)重點(diǎn)關(guān)注礦井水的合規(guī)排放。這種現(xiàn)象直接導(dǎo)致了當(dāng)前水資源的利用率較低，鑒于當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)水資源的巨大需求，煤礦開采過程中產(chǎn)生的廢水不經(jīng)處理就直接排放，首先會(huì)對(duì)水資源造成極大的浪費(fèi)，其次在煤礦開采的過程中往往會(huì)產(chǎn)生一定的沉積物和化學(xué)物質(zhì)，如果不加以處理就直接將廢水進(jìn)行排放，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成難以承擔(dān)的環(huán)境影響。當(dāng)前國(guó)內(nèi)較為常見的礦井廢水處理技術(shù)中，沉淀、混凝沉淀、混凝沉淀過濾、沉淀與混凝沉淀在不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下具有不同的應(yīng)用場(chǎng)景，也是當(dāng)前礦井水排放治理過程中主要處理技術(shù)；這四項(xiàng)技術(shù)都具有各自的使用場(chǎng)景，其中混凝沉淀過濾技術(shù)主要是針對(duì)煤礦開采過程中礦區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生的生產(chǎn)用水以及其他用水。

2礦井水處理回收的條件

當(dāng)前國(guó)內(nèi)礦井廢水處理中，在應(yīng)用混凝沉淀過濾技術(shù)時(shí)，首先需要對(duì)處理的礦井水進(jìn)行分析，通過了解礦井廢水的來源及特點(diǎn)后，針對(duì)性地對(duì)礦井水進(jìn)行處理和資源化回收，促進(jìn)水資源可持續(xù)發(fā)展與充分利用。2.1礦井水的產(chǎn)生和特點(diǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)在進(jìn)行煤炭資源開采的過程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的礦井水，這些礦井水的主要來源有三個(gè)方面：第一是由于煤礦開采過程當(dāng)中破壞了原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的大量地下水，這些地下水不斷滲入礦井內(nèi)部，除了會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度，還會(huì)帶來較大的安全隱患。第二部分是來自于煤礦資源開采過程中生產(chǎn)用水的需要，在煤礦資源進(jìn)行開采作業(yè)的時(shí)候往往需要通過水減少礦井內(nèi)部的灰塵，利用水霧降塵的方式提高礦井作業(yè)的安全性。第三種礦井內(nèi)廢水的來源是生產(chǎn)生活產(chǎn)生的消防用水和生活污水，這三種主要的廢水的來源都會(huì)導(dǎo)致礦井內(nèi)部產(chǎn)生大量的廢水。綜上所述，以上三種水源的混合使礦井廢水本身具有一些特性，這些特性是由所處區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，以及煤層及巖層中存在的化學(xué)物質(zhì)決定的，因此要結(jié)合具體情況對(duì)癥下藥地選用水處理工藝，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行廢水的處理。通常，未經(jīng)處理的礦井水在處理前會(huì)含有大量的懸浮物質(zhì)顆粒，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和周邊水資源帶來極大的影響，并不同程度的存在著化學(xué)需氧量超標(biāo)的情況，因此必須達(dá)標(biāo)處理礦井廢水。2.2礦井水的回收途徑。為了保證礦區(qū)周邊環(huán)境以及地下水資源的安全，就需要對(duì)礦井內(nèi)部的廢水進(jìn)行無害化處理，將礦井水處理成為達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的水質(zhì)，并合理補(bǔ)充到生產(chǎn)和綠化用水中，也可深度處理后用作生活用水。一方面滿足煤礦開采過程中對(duì)水資源的需求，另一方面也能保護(hù)周邊水資源不受未處理的廢水的污染。將廢水進(jìn)行處理后回收可以當(dāng)做生活用水和生產(chǎn)用水使用，煤礦開采過程中礦井內(nèi)部的消防用水和除塵用水屬于生產(chǎn)用水，而煤礦開采人員的洗漱用水、衛(wèi)生用水和綠化用水等屬于生活用水，將排放水進(jìn)行深度處理過后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)后，也可以作為煤礦開采過程中施工人員的飲用水。

摘要：本文首次從湍流微結(jié)構(gòu)的尺度即亞微觀尺度對(duì)混凝的動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行了研究，提出了慣性效應(yīng)是絮凝的動(dòng)力學(xué)致因；提出了湍流剪切力是絮凝反應(yīng)中決定性的動(dòng)力學(xué)因素，并建立了絮凝的動(dòng)力相似準(zhǔn)則。文章指出擴(kuò)散過程應(yīng)分為宏觀擴(kuò)散與亞微觀擴(kuò)散兩個(gè)不同的物理過程，而亞微觀擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)致因是慣性效應(yīng)，特別是湍流微渦旋的離心慣性效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：混凝土動(dòng)力學(xué)

一、絮凝動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀

絮凝長(zhǎng)大過程是微小顆粒接觸與碰撞的過程。絮凝效果的好壞取決下面兩上因素：（1）是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成吸咐橋的聯(lián)結(jié)能力，這是由混凝劑的性質(zhì)決定的；（2）是微小顆粒碰撞的幾率和如何控制它們進(jìn)行合理的有效碰撞，這是由設(shè)備的動(dòng)力學(xué)條件所決定的。導(dǎo)致水流中微小顆粒碰撞的動(dòng)力學(xué)致因是什么，人們一直未搞清楚。水處理工程學(xué)科認(rèn)為速度梯度是水中微小顆粒碰撞的動(dòng)力學(xué)致因，并用下面公式計(jì)算速度梯度：（略）

式中P為單位水體的能；μ為液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)。由于上面公式是在層流的條件下導(dǎo)出的，它是否適用于流態(tài)，一直是人們所關(guān)心的湍流的絮凝池。這個(gè)問題一直未有結(jié)論。實(shí)際上，上面公式是層流條件下的速度梯度。對(duì)于湍流來說由于湍動(dòng)渦旋的作用，大大地增加湍流中的動(dòng)量交換，大大地均化了湍流中的速度分布，所以湍流中的速度梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上式計(jì)算的數(shù)值。既然如此，上面公式在給水處理的工程界中為什么可以用了半個(gè)世紀(jì)呢？因?yàn)樯厦婀街蠵（單位水體能耗）這一項(xiàng)與湍流中的微渦旋有著密切關(guān)系，從后面文章內(nèi)容我們可以看到，正是這些湍流的微結(jié)構(gòu)決定了水中微小顆粒的動(dòng)力學(xué)特性和它們之間的碰撞。通過幾十年的工程實(shí)踐人們積累了上面公式大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用此來指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)當(dāng)然不會(huì)出現(xiàn)大的問題。但上述公式對(duì)改善現(xiàn)有的絮凝工藝并沒有任何價(jià)值。因?yàn)樘岣咝跄Ч捅仨氃黾铀俣忍荻?，增加速度梯度就必須增加水體的能耗，也就是增加絮凝池的流速。但是絮凝過程是速度受限過程，隨著礬花的長(zhǎng)大，水流速度應(yīng)不斷減小。

另一方面我們可以舉出一個(gè)完全與速度梯度理論相矛盾的絮凝工程實(shí)例。網(wǎng)格反應(yīng)池在網(wǎng)格后面一定距離處水流近似處于均勻各向同性湍流狀態(tài)，即在這個(gè)區(qū)域中不同的空間點(diǎn)上水流的時(shí)平均速度都是相同的，速度梯度為零。按照速度梯度理論，速度梯度越大，顆粒碰撞次數(shù)越多。而網(wǎng)格絮凝反應(yīng)池速度梯度為零，其反應(yīng)效率應(yīng)最差。事實(shí)恰好相反，網(wǎng)格反應(yīng)池的絮凝反應(yīng)效果卻優(yōu)于所有傳統(tǒng)反應(yīng)設(shè)備。這一工程實(shí)例充分說明了速度梯度理論遠(yuǎn)未揭示絮凝的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)。

1循環(huán)水排污水的再利用方案

現(xiàn)使用的循環(huán)水排污水的回用方案為：將循環(huán)水排污水通過混凝澄清、過濾之后，再利用反滲透轉(zhuǎn)化為循環(huán)水補(bǔ)充水。在部分電廠使用的超濾裝置對(duì)去除水中的懸浮物以及膠體有著重要的作用，但超濾膜自身也會(huì)造成污堵，特別是在加入混凝劑以及助凝劑之后，其會(huì)有更加顯著的反應(yīng)。另外，在循環(huán)水排污水的殺菌過程中，殺菌劑對(duì)超濾以及反滲透膜的壽命、清洗周期以及運(yùn)行的費(fèi)用有較為嚴(yán)重的影響。能夠有效解決上述問題的方法就是對(duì)其加入緩蝕阻垢劑。目前使用較多的就是有機(jī)膦鹽酸、多元膦酸鹽，其有較多的優(yōu)勢(shì)，例如化學(xué)穩(wěn)定、較少的用量以及耐高溫。還可以有效遏制水中菌藻以及微生物的生成，從根源上避免形成微生物黏泥。但過量的使用藥劑也會(huì)使循環(huán)冷卻水排污水的后續(xù)處理受到一定影響。文章對(duì)殘余水處理藥劑對(duì)循環(huán)水排污水處理中混凝的影響加以分析，以使其影響降至最低。

2實(shí)驗(yàn)部分分析

2.1藥品及儀器介紹

實(shí)驗(yàn)中采用的藥品為AlCl3以及聚丙烯酰胺加之質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氨基三亞甲基膦酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的羥基亞乙基二膦酸和十四烷基二甲基芐基氯化銨。實(shí)驗(yàn)中使用的儀器包括：JJ-4型六聯(lián)電動(dòng)攪拌器、實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式濁度測(cè)定儀LP2000-11型，HANNA，速臺(tái)式離心機(jī)TGL-18C型。

2.2實(shí)驗(yàn)的具體方法及步驟介紹

摘要:采用混凝沉淀-超濾和反滲透膜集成技術(shù)處理稀土冶煉廢水，考察了各處理單元及集成系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效率；采用不同的化學(xué)試劑對(duì)污染膜進(jìn)行清洗，評(píng)價(jià)了膜通量的恢復(fù)效果。結(jié)果表明，膜集成技術(shù)能有效處理和降低廢水中的污染物，混凝-超濾能去除廢水中的大部分有機(jī)物、濁度和重金屬，反滲透可以進(jìn)一步去除廢水中的氨氮和其它污染物，膜集成系統(tǒng)對(duì)廢水COD、NH4+-N、濁度、Zn、Cu和Pb的整體去除效率分別為95.3%、80.6%、99.2%、98.3%、95.3%和96.0%。處理過程中，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的膜污染尤其是反滲透膜。膜污染以氯化銨鹽等無機(jī)污染為主，采用稀鹽酸清洗對(duì)污染膜的恢復(fù)效果優(yōu)于氫氧化鈉、次氯酸鈉和EDTA。

關(guān)鍵詞:稀土冶煉;混凝;超濾;反滲透;膜集成;廢水處理

稀土是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，稀土元素主要由鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）和釹（Nd）等17種元素組成，具有優(yōu)良的光、電、磁等性能，被廣泛應(yīng)用于電子信息、新材料、新能源、航空航天及國(guó)防軍工等高技術(shù)領(lǐng)域［1-2］。然而，稀土在冶煉過程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜、處理難度大，已成為制約稀土產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一［3］。以氨水為皂化劑的稀土冶煉過程，廢水中主要污染物為氨氮（氯化銨鹽），同時(shí)還含有有機(jī)物、重金屬等，直接排放不僅浪費(fèi)大量的水資源，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境危害。傳統(tǒng)的稀土高氨氮廢水處理方法主要有蒸發(fā)濃縮結(jié)晶、吹脫、汽提和磷酸銨鎂（MAP）沉淀等，但這些方法具有能耗高、處理成本高或易產(chǎn)生二次污染等局限性［4］。膜分離技術(shù)，如超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）等膜分離技術(shù)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，具有效率高、能耗低、無相變、工藝簡(jiǎn)單、連續(xù)化操作和環(huán)境友好等特點(diǎn)［5］。他們不僅可以濃縮鹽分（包括銨鹽）、截留有機(jī)污染物，而且產(chǎn)水還可回用于生產(chǎn)，在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域越來越得到廣泛的應(yīng)用，也是解決稀土冶煉廢水高鹽、高氨氮和有機(jī)污染物的有效途徑之一。采用膜分離技術(shù)處理稀土冶煉廢水已有相關(guān)的研究報(bào)道，它可以實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的處理和回用［6-9］。但是，采用單一的膜分離技術(shù)往往較難達(dá)到理想的處理效果，尤其是對(duì)于以無機(jī)鹽為主的高氨氮稀土冶煉廢水，采用膜集成處理工藝和相應(yīng)的裝置，可實(shí)現(xiàn)高效、低能耗和資源化三者兼?zhèn)涞男Ч?］。本研究采用混凝沉淀-超濾+反滲透組合工藝處理稀土冶煉廢水，考察各處理單元對(duì)污染物的處理效能；針對(duì)處理過程中引起的膜污染，采用不同的化學(xué)試劑對(duì)污染膜進(jìn)行清洗，探討膜的恢復(fù)效果，以期為膜集成技術(shù)在稀土冶煉廢水中的應(yīng)用和膜污染控制提供理論依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料和試劑。實(shí)驗(yàn)廢水取自江西某稀土冶煉廠碳酸稀土沉淀過程產(chǎn)生的洗滌廢水，廢水呈中性，微渾，主要污染物為鹽類（以氯化銨鹽為主）、有機(jī)物及少量重金屬。pH為7.4～8.0，NH4+-N的質(zhì)量濃度為10.5～11.5g/L，COD為300～590mg/L，Zn、Cu、Pb的質(zhì)量濃度分別為0～5.3、0～2.6、0～0.5mg/L，濁度3～8NTU。實(shí)驗(yàn)用的鹽酸、氫氧化鈉、次鈉酸鈉、EDTA、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）和聚丙烯酰胺（PAM），均為分析純。1.2實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)裝置由原水箱、混凝沉淀、超濾、保安過濾器和反滲透等處理單元等構(gòu)成。采用全回流形式，超濾和反滲透濃縮液返回混凝沉淀單元。廢水首先經(jīng)原水箱進(jìn)入混凝沉淀單元（加PFS、PAC等絮凝劑）進(jìn)行預(yù)處理，主要去除大的顆粒物、懸浮物和有機(jī)物等；混凝沉淀后的上清液，經(jīng)過濾除去部分不溶物后進(jìn)入超濾處理單元，其主要目的是進(jìn)一步去除廢水中的大分子量有機(jī)物等，降低進(jìn)入反滲透膜的污染物濃度，超濾膜出水經(jīng)保安過濾器進(jìn)入反滲透處理單元，經(jīng)反滲透膜深度處理后，出水排放或者回用于生產(chǎn)。1.3實(shí)驗(yàn)方法。1.3.1混凝沉淀。選用常見的PAC和PFS2種無機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，考察混凝效果，選出最佳混凝劑。為了改善無機(jī)混凝劑的沉降功能，采用PAM為助凝劑。無機(jī)-有機(jī)復(fù)合混凝劑相結(jié)合，可顯著提高混凝效果。實(shí)驗(yàn)過程分別取100mL水樣5份，向水樣中投加一定量的絮凝劑，將配置好的水樣放置于電動(dòng)攪拌器攪拌，先以250r/min快速攪拌2min，再投加一定量的助凝劑PAM，然后再以60r/min慢速攪拌5min，靜置30min后，取濾液測(cè)定COD、濁度和重金屬含量。1.3.2超濾和反滲透。超濾和反滲透處理采用錯(cuò)流過濾平板膜裝置。實(shí)驗(yàn)用膜為PT超濾膜（材質(zhì)為PS）和SG反滲透膜，膜的有效面積為140cm2。實(shí)驗(yàn)溫度通過加熱、冷卻循環(huán)系統(tǒng)控制，在膜系統(tǒng)進(jìn)出口分別安裝壓力表和旁路閥門用于控制跨膜壓力和切面速度。實(shí)驗(yàn)過程定時(shí)測(cè)量膜通量，待穩(wěn)定后記錄膜的通量J，并取樣測(cè)定原水和滲透液污染物的質(zhì)量濃度ρf和ρp，以考察膜系統(tǒng)對(duì)污染物的截留效率。穩(wěn)定狀態(tài)下的滲透通量的計(jì)算：J=V/（At）。（1）式中，V為滲透液體積，t為滲透時(shí)間，A為膜的有效過濾面積。污染物的截留率R的計(jì)算：R=1-ρf/ρp。（2）1.3.3膜通量恢復(fù)評(píng)價(jià)膜分離過程結(jié)束后，采用清洗劑對(duì)污染膜進(jìn)行清洗，考察不同清洗劑對(duì)膜通量的恢復(fù)效果。膜通量的恢復(fù)率FR的計(jì)算：FR=JQ/J0。（3）式中，JQ和J0分別為膜清洗后的純水通量。1.4分析方法。COD采用快速消解分光光度法測(cè)定，NH4+-N含量采用凱氏定氮儀（K9830）測(cè)定，重金屬離子含量采用電感耦合等離子發(fā)射光譜（ICP-OES）測(cè)定，濁度采用濁度儀（2100N）測(cè)定。

2結(jié)果和討論

摘要：對(duì)污水處理站的各個(gè)工序的處理能力進(jìn)行分析，找出某個(gè)工序處理短板。對(duì)高濃度來水的水量、水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，得出換牌料液清洗液、香料基（濃縮）換牌清洗水是處理的關(guān)鍵。采用混凝、微電解、厭氧等前處理工藝對(duì)污水站進(jìn)行改造，有效降低高濃污水的污染物指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：污水檢測(cè)；香精香料；分析改進(jìn)

1污水處理站處理工藝概況

廠區(qū)污水有生產(chǎn)廢水和生活污水，生產(chǎn)廢水主要來自生產(chǎn)工藝設(shè)備的清洗及地面清洗，內(nèi)含有少量煙灰、煙末、糖料、香料、膠水等有機(jī)雜質(zhì)。生活污水主要來自食堂及廁所化糞池排水。生產(chǎn)廢水與生活污水匯入同一排污管道后進(jìn)入污水處理站統(tǒng)一處理。卷煙廠污水污染物濃度和色度都比較高，成分比較復(fù)雜，可生化性較差，水之波動(dòng)較大，不易處理。污水處理的設(shè)計(jì)目標(biāo)為經(jīng)處理后需排放的的廢水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《廈門市污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》DB35/322-1999的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，即：pH=6～9，CODcr≤100mg/L，BOD≤20mg/L，SS≤70mg/L，NH3-N≤15mg/L。主要工藝流程流程有機(jī)械格柵—初沉池—水力篩—調(diào)節(jié)池—厭氧池—好氧池—混凝池—二沉池等。

2污水站水質(zhì)分析

2.1污水站各工序水質(zhì)分析。對(duì)污水站各個(gè)工序處理能力進(jìn)行測(cè)試，情況如表1所示。從表1可看出，當(dāng)前，污水站的污水處理運(yùn)行效果并不理想，對(duì)污水COD的去除效率為70%左右。對(duì)于一般高濃度有機(jī)廢水，當(dāng)水溫在30℃左右時(shí)，負(fù)荷率可達(dá)10～20kg（COD）/m3•d。研究表明，UASB方法可以達(dá)到煙草廢水處理的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，今后需進(jìn)一步研究應(yīng)用，提高厭氧的效果。經(jīng)核查，厭氧工藝部分水流短路，停留時(shí)間偏短。采用回流泵加大回流量，以延長(zhǎng)停留時(shí)間。廢水的來源主要包含項(xiàng)目原有的卷煙生產(chǎn)廢水和香精香料廠房投入使用后產(chǎn)生的高濃廢水。香精香料廠房投入使用前，污水處理站處理量大約為300000kg/天，COD溶度約為1000mg/L的卷煙生產(chǎn)、生活廢水，運(yùn)營(yíng)較為穩(wěn)定。香精香料廠房投入使用后，產(chǎn)生的高濃廢水經(jīng)常對(duì)污水站運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)荷沖擊。卷煙廠污水成分復(fù)雜，可以采取分質(zhì)、分類的方式對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，如將污水分質(zhì)為爆珠工藝生產(chǎn)廢水、油墨清洗廢水、香精提取線廢水，再根據(jù)每一類的污染物特點(diǎn)制定不同的處理方案，節(jié)約時(shí)間和資源。因此，如果能解決高濃廢水能有效地前置處理，實(shí)行集中收集，均勻排放，并降低來水的濃度，則能提高污水站污水處理效果。2.2高濃廢水分析。香精香料生產(chǎn)，根據(jù)工藝流程，產(chǎn)生如下8股廢水，編號(hào)情況、每天排放量如表2所示。對(duì)以上8個(gè)編號(hào)的廢水，從6個(gè)方面進(jìn)行水質(zhì)分析，詳見表3。通過以上水量、水質(zhì)分析可以得出，換牌料液清洗液、香料基（濃縮）換牌清洗的水質(zhì)污染量大，是污水處理研究的重點(diǎn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污水排放量持續(xù)增加，我國(guó)水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。而要解決城市水污染的根本措施就是建設(shè)城市污水處理廠。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)，為了緩解資金不足與環(huán)境污染的矛盾，在目前正興建或擬建的污水處理廠中，往往采用先建一級(jí)處理，以后再逐步完善二級(jí)處理的策略。但以沉淀為主的一級(jí)處理有機(jī)物去除率較低（BOD5去除率僅為20－30％左右），難以有效地控制水環(huán)境污染，為了提高其去除率，必須加以強(qiáng)化處理廠來看，由于第二級(jí)生物處理單元能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，在目前資金缺乏的情況下，相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠經(jīng)常單元能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，在目前資金缺乏的情況下，相當(dāng)數(shù)量的污水處理廠經(jīng)常處于停止運(yùn)轉(zhuǎn)或半運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)際處理深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使已投入的大量資金沒有充分發(fā)揮其環(huán)境效益，因此在二級(jí)生物污水處理廠中，也可以通過強(qiáng)化一級(jí)處理的方法來減輕二級(jí)處理的負(fù)荷。正因?yàn)槿绱耍陙沓鞘形鬯畯?qiáng)化一級(jí)處理技術(shù)已逐漸引起國(guó)內(nèi)外水處理工程界的重視，成為新的研究熱點(diǎn)。

在本項(xiàng)研究中，主要對(duì)混凝法強(qiáng)化城市污水一級(jí)處理技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)探討。混凝法目前主要應(yīng)用于給水處理和部分工業(yè)廢水處理。在城市污水處理中，由于需要向廢水中投加大量的混凝劑，導(dǎo)致污水處理成本較高；另外污水水質(zhì)常常急劇變化，致使混凝劑的投加量難以控制，從而限制了混凝法在城市污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用，一般僅應(yīng)用于城市污水的深度處理中。近年來，隨著化工工業(yè)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型、高效、廉價(jià)的絮凝劑；并且工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在給排水領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，可以按水質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)投加混凝劑，因而混凝法與污水生物處理法相比越來越具有競(jìng)爭(zhēng)能力。筆者采用目前常用的混凝劑聚合鋁強(qiáng)化城市污水廠的一級(jí)處理，并對(duì)該工藝與活性污泥法工藝運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析比較。

一、試驗(yàn)材料與方法

1、主要材料

本試驗(yàn)研究為實(shí)驗(yàn)室規(guī)模。試驗(yàn)污水取自武漢市水質(zhì)凈化廠初沉進(jìn)水口：混凝劑采用聚合氯化鋁。

2、主要分析測(cè)試項(xiàng)目及方法

摘要：采用混凝沉淀+UASB+活性污泥法+A/O工藝處理酸化油生產(chǎn)廢水。調(diào)試運(yùn)行結(jié)果表明：該處理工藝對(duì)廢水中主要污染物指標(biāo)CODCr、BOD5、NH3-N、SS的去除率分別達(dá)到97.8%、97.4%、82.7%、96.7%，處理效果良好。

關(guān)鍵詞：酸化油；廢水處理；UASB；活性污泥法；A/O；混凝沉淀

某生物公司主要生產(chǎn)油化產(chǎn)品（油脂、硬脂酸、脂肪酸等），在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，主要包括大豆皂腳酸化過程中產(chǎn)生的工藝水與設(shè)備沖洗水，該廢水酸度大、濃度高、成分復(fù)雜、可生化性好，屬于高鹽高濃度有機(jī)廢水[1]。本文采用混凝沉淀+UASB+活性污泥法+A/O工藝處理該生產(chǎn)廢水。

1廢水處理工藝設(shè)計(jì)

1.1廢水水質(zhì)情況

廢水主要來自大豆皂腳酸化過程中產(chǎn)生的工藝水與設(shè)備沖洗水，每日產(chǎn)生的廢水量為45m3，具體廢水水質(zhì)情況見表1。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求，污水站設(shè)計(jì)出水排放指標(biāo)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮執(zhí)行《企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》（DB33887—2013）。具體指標(biāo)見表2。