談化工生產(chǎn)中絮凝工藝的作用

董仁偉

摘 要：化工生產(chǎn)絮凝工藝是利用化學和生物的協(xié)同作用對污水進行強化一級處理的深度集成工藝。由于化學絮凝、沉淀和生物絮凝、吸附、降解的共同作用，化工生產(chǎn)絮凝工藝對污水的處理效果優(yōu)于單獨的化學絮凝效果。但一些研究表明，投加量小時，二者的協(xié)同性能比投加量大時較佳，表明二者的協(xié)同作用不是簡單的數(shù)學疊加，在高投加量時，二者還存在一定的抑制作用。本文對化工生產(chǎn)絮凝工藝中的化學和生物的抑制作用進行了探討。

關鍵詞：化工生產(chǎn)絮凝，作用分析

為解決水資源污染和短缺的問題，污水一級強化深度處理工藝已經(jīng)成為國內(nèi)外污水處理研究的熱點。目前一些主要的強化一級處理工藝主要有：化學強化一級處理工藝、生物絮凝吸附強化一級處理工藝和化學生物絮凝強化一級處理工藝[1，2，3，4]。其中化學生物絮凝強化一級工藝是近幾年提出的一種結(jié)合了化學和生物協(xié)同絮凝作用的強化一級處理新工藝，它由一個停留時間短的曝氣池（30分鐘左右）和沉淀池構(gòu)成[5]。它的主要特點是利用混合絮凝反應和污泥回流，形成良好的絮凝反應條件，在化學絮凝和生物絮凝的協(xié)同作用下去除污染物[6]。它既有高效的對SS、TP、膠體態(tài)狀和懸浮態(tài)的COD的去除效果，又可以實現(xiàn)對部分溶解性有機物的去除[7]。因此它有較好的污水處理效果。

一些研究結(jié)果表明，這種協(xié)同作用在混凝劑和活性污泥劑量比較小時比較明顯；當劑量增加時，協(xié)同效果減弱，去除率增加趨勢緩慢，當劑量繼續(xù)增加時，對某些污染物的去處效率還有減少的現(xiàn)象。

化工生產(chǎn)絮凝工藝中，由于混凝劑和活性污泥對污染物去除能力很大，該工藝對各個指標的去除效果較佳。但混凝劑和污泥的濃度比較大時，二者的協(xié)同作用相對降低。這一定程度是由于，混凝劑和活性污泥之間存在相互競爭污染物底物的作用?；钚晕勰嗟奈絼菽懿粌H可以吸附COD、SS、TP等指標，它的吸附空位上還可以填充大分子的混凝劑或其支鏈，絮凝劑可能會和活性污泥優(yōu)先結(jié)合，影響活性污泥的去除效果。鐵、鋁離子可以與活性污泥中的微生物細胞所分泌的胞外聚合物結(jié)合，影響微生物的絮凝作用以及化學絮凝效果。另外，像鐵離子，是構(gòu)成微生物體內(nèi)酶的重要鑄成部分。它在生物體內(nèi)的含量維持在某一特定值才保持酶的生物活性，發(fā)揮微生物的生物降解作用。如果混凝劑的劑量過高，過多的鐵離子進入細胞內(nèi)與酶作用影響到酶的作用的正常發(fā)揮；其它的金屬離子則會引起酶中毒；同時由于鐵、鋁離流入細胞內(nèi)，這也會影響到絮凝劑的絮凝效果。

污泥劑量小的時候，單位用量的污泥的處理效率較大。這主要是由于活性污泥的吸附作用和微生物的生物絮凝作用。而活性污泥的量增大時，去除率增大，但是相對增加量會減少，協(xié)同效果下降；活性污泥的劑量繼續(xù)增加的時候，某些指標的去除率可能會下降，去除量也會減少。這說明：可能是由于活性污泥中的微生物的調(diào)節(jié)作用，活性污泥的吸附作用是一個動態(tài)的吸附過程，存在一個吸附和解吸的過程；已被活性污泥吸附的污染物在向水中釋放?；亓魑勰嗔窟_，污泥濃度達，相互堆集，比表面積會大大減少；其吸附空位可能會發(fā)生重疊?；亓魑勰嗔看髸r，是污泥包圍著污染物，被包圍的那部分污染物同時被許多不同的吸附空位競爭地吸引著，這就造成污泥的吸附效果只發(fā)生了局部的作用。

回流的污泥中不僅含有未反應的混凝劑，也含有一定的磷酸鹽、TP，以及懸浮固體顆粒，溶解性的以及非溶解性的COD等污染物指標。而且污水處理效果較好時，污泥中的這些物質(zhì)的濃度較大。因此回流后流后的這部分物質(zhì)會增加污水中的污染物指標，而且它們的轉(zhuǎn)化形式有兩種：一部分消耗藥劑，繼續(xù)轉(zhuǎn)化為污泥被去除掉，另外一部分隨處水排出，這在一定程度也影響到出水的水質(zhì)。

當回流活性污泥量或混凝劑的投加量都很大的時候，二者的抑制作用還可以解釋如下，主要是過多的絮凝劑對微生物的抑制作用?；钚晕勰嘀械奈⑸锝到庥袡C污染物，必須經(jīng)過微生物細胞對有機顆粒的吸附、有機顆粒物質(zhì)進入生物細胞內(nèi)部、細胞對顆粒物的生物降解作用、代謝物的釋放。其中被吸附到細胞表面的顆粒物，由于它們的分子量比較大，顆粒的尺寸也比較大，一般不可能通過自由擴散透[11]過細胞膜進入到細胞的內(nèi)部。必須先與細胞表面的蛋白質(zhì)運輸載體結(jié)合后，才通過蛋白質(zhì)載體的促進擴散作用和主動運輸[11]作用，進入細胞內(nèi)部參與生物降解作用。顆粒物的主動運輸作用需要消耗ATP所釋放的能量，輸率比較慢。但是像Fe3+和AI3+則由于是小分子物質(zhì)，可以很容易通過細胞膜的磷脂雙分子層進入細胞的內(nèi)部，此過程不消耗能量，動力是濃度梯度。

當混凝劑的用量增加過大時，可能會有過量的Fe3+和AI3+比較容易地進入細胞內(nèi)部，大量地聚集于細胞基質(zhì)中。當Fe3+和AI3+離子過多的時候，基質(zhì)內(nèi)的離子強度增加，就影響到這些基體的生長環(huán)境；過多的離子可能會過多地黏附于基體的表面，和基體發(fā)生不利的物理、化學作用（如影響基體的物質(zhì)交換作用），影響到其對水體中的有機顆粒的正常的代謝活動，降低了各個污染物的去除量或者去除效率。另外，混凝劑的量過大時，生成的絮體的量也較多，生物體表面聚集的這些絮體的可能性也就愈大，這些絮體顆粒和生物體可能帶有異性的電荷，發(fā)生吸附，造成絮體顆粒黏附在生物體的表面，這樣就會造成絮體和有機顆粒的接觸機會的下降，降低微生物細胞對有機物的吸附效果，影響顆粒物質(zhì)的傳質(zhì)擴善作用。

結(jié)論

由于化工生產(chǎn)絮凝工藝中化學和生物絮凝的協(xié)同作用，該工藝的處理效果比化學強化處理工藝更優(yōu)，有廣泛的應用前景。但在較高投加量下，雖然處理效果有所提高，但二者的協(xié)同作用相對降低，協(xié)同性能下降。說明化學作用和生物作用即存在協(xié)同作用，也存在相互的抑制作用；這兩種作用和它們的投加量存在一定的關系，二者隨著劑量的增加而增強，但是增加趨勢應有所不同。低投加量時，兩種作用相對不大，但協(xié)同作用遠大于抑制作用，使二者顯現(xiàn)出較好的協(xié)同效果。當投加量增大時，兩種作用都增加，但是抑制作用的增加要快于協(xié)同作用，而且還會影響到協(xié)同作用，抑制作用表現(xiàn)明顯。因而使協(xié)同作用相對下降，協(xié)同效果相對減弱。

參考文獻：

[1]羅堅. 城市污水化學生物絮凝工藝研究[D]. 同濟大學碩士論文. 上海，2004： 09-01.

[2]周群英，高廷耀。 環(huán)境工程微生物學[M]. 高等教育出版社，北京，2006：94-97.