基于化學(xué)強(qiáng)化處理下污水水質(zhì)分析

曲祖斌(河北華勘五一四巖土檢測有限公司，河北 承德 067000)

0 引言

眾所周知，我國屬于人口大國，近些年來隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，導(dǎo)致了嚴(yán)重的污染問題，特別是針對污水問題，必須加大重視力度，因此，進(jìn)一步降低污染量成為了當(dāng)前發(fā)展的重中之重。通過化學(xué)強(qiáng)化處理，能夠進(jìn)一步對污水水質(zhì)進(jìn)行全方位、多層次、多角度的分析，進(jìn)一步對污水的性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，有助于從本質(zhì)上發(fā)現(xiàn)污水問題，有針對性地通過強(qiáng)化處理將污水問題進(jìn)行解決。由此可見，污水水質(zhì)分析的進(jìn)一步優(yōu)化，能夠在很大程度上選擇最佳的技術(shù)和工藝，對于污水問題的進(jìn)一步解決有著積極的意義和深遠(yuǎn)的影響。

1 污水水質(zhì)影響因素及污水處理現(xiàn)狀

1.1 污水水質(zhì)主要影響因素

1.1.1 工業(yè)廢水水質(zhì)

原則上工業(yè)廢水必須經(jīng)過廠內(nèi)處理后達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后才可排入城市管網(wǎng)，最終進(jìn)入污水處理廠。但是由于體制建設(shè)的不完善，執(zhí)行力上有所欠缺，違規(guī)排放廢水的現(xiàn)象依然存在。

1.1.2 其他污染源

除生活污水與工業(yè)廢水外，其他污染源也應(yīng)予以充分重視，要針對污染源的整體進(jìn)行控制。因此，在了解污水處理廠水質(zhì)的過程中，要經(jīng)過綜合性的計(jì)算，才能盡可能地提高化學(xué)強(qiáng)化處理實(shí)驗(yàn)的有效性。

1.1.3 排水體制

當(dāng)排水體制采用全部或部分截流式合流制時，應(yīng)注意由于截流倍數(shù)、截流水量而造成的污水濃度變化給進(jìn)水水質(zhì)帶來的影響。

1.2 污水處理現(xiàn)狀與污水相關(guān)指標(biāo)分析

1.2.1 現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對生活質(zhì)量的要求顯著提高，隨著環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)，污水處理受到了社會各界及社會大眾的廣泛關(guān)注與支持。所謂污水處理，顧名思義就是將污水通過一定的技術(shù)手段從而達(dá)到凈化的目的，使其達(dá)到相應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行重復(fù)的利用，一方面可以有效地緩解我國水資源短缺的問題，另一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約成本。在社會發(fā)展的推動下，對建筑領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、餐飲領(lǐng)域均有一定的影響。但是，近些年來，我國污染的排放量正呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，智研咨詢發(fā)布的《2022—2028年中國污水處理行業(yè)市場行情動態(tài)及競爭戰(zhàn)略分析報告》數(shù)據(jù)顯示：2013年中國污水年排放量427.45億平方米，2020年增長至571.36億平方米，增加了34%。由此可見，我國在針對污水處理的過程中仍然面臨著很多不足，這些不足的有效解決，對我國未來的發(fā)展有著積極的意義，加強(qiáng)污水處理是當(dāng)前城市建設(shè)的重中之重。因此，在解決污水處理現(xiàn)狀問題的過程中，必須有針對性地對污水水質(zhì)的特征進(jìn)行深入的分析，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況并結(jié)合水質(zhì)特征，進(jìn)行科學(xué)的、有效的水污染治理。

1.2.2 相關(guān)指標(biāo)分析

選擇總磷、氨氮、生化需氧量、懸浮物、化學(xué)需氧量、總氮等6個樣本進(jìn)行探究，對相關(guān)性進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。除個別月份及個別離群數(shù)據(jù)以外，COD、濁度、BODS、SS、總氮、氨氮、總磷等各指標(biāo)最低值基本上出現(xiàn)在每天的10時到14時，最高值一般出現(xiàn)在14時到18時，部分指標(biāo)在22時左右達(dá)到最大值。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，城市居民通常在午飯時間和晚飯時間產(chǎn)生的污水較多，與此同時，也意味著城市污水與人們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。我們觀察實(shí)驗(yàn)的7個周期中CODCr總平均值為159 mg/L , BOD5總平均值為109 mg/L，表明該污水為低濃度城市污水，冬季居民生活用水量較少，有機(jī)污染物濃度較高，2月份有機(jī)污染物濃度最高，表明春節(jié)期間生活污水中有機(jī)物含量較高[1]。

2 化學(xué)強(qiáng)化處理下污水水質(zhì)分析的問題

2.1 人才與科學(xué)技術(shù)引入的缺乏

工業(yè)是城市發(fā)展的重要支撐，是城市不可或缺的行業(yè)，關(guān)系著人們?nèi)粘Ｉ畹慕?jīng)濟(jì)條件和生活條件。但是，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，其對于廢水的處理仍然存在很大的問題，且廢水中所含有的有害物質(zhì)將極大地威脅到了人們的生命安全。首先，對污水的處理模式也存在一定的缺陷和不足，在方式和方法的選擇上，沒有根據(jù)具體的問題進(jìn)行具體的分析，只是單純地運(yùn)用一些污水處理技術(shù)進(jìn)行處理，導(dǎo)致處理的效果不夠理想。其次，污水處理的過程中，其技術(shù)受傳統(tǒng)處理模式的影響很大，缺乏創(chuàng)新力度和先進(jìn)技術(shù)的支持。與此同時，工作人員在利用科技技術(shù)、使用技術(shù)工藝的過程中也不夠嫻熟，專業(yè)性和綜合素養(yǎng)有所欠缺，在很多工作流程上也缺乏一定的科學(xué)性和規(guī)范性，降低了污水處理的實(shí)際效果。最后，就我國目前的環(huán)境問題而言，對人才的引進(jìn)沒有予以充分的重視，缺乏高素質(zhì)、高能力的人才，且對人才的準(zhǔn)入不夠嚴(yán)格，缺乏對人才的管理和培訓(xùn)，工作人員的積極性不足。

2.2 處理能力不夠

現(xiàn)階段，我國很多的城市污水處理單位在污水處理的能力上不夠成熟，甚至有一些企業(yè)單位缺乏一定的道德素養(yǎng)，過于追求經(jīng)濟(jì)效益而忽略了社會效益，違規(guī)處理的問題時有發(fā)生。與此同時，隨著人們對物質(zhì)條件需求力度的不斷加強(qiáng)，我國的污染量也正呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，當(dāng)前污水處理的過程中存在著巨大的壓力與挑戰(zhàn)，使得當(dāng)前我國城市污水處理單位不能夠完全解決棘手的問題，不能夠與時代發(fā)展相契合。除此之外，我國污水處理企業(yè)存在一定的滯后性，現(xiàn)在處理技術(shù)、思維理念、施工工藝、人才納入等方面均存在問題，無法適應(yīng)時代化的需求，不能夠?qū)ξ鬯M(jìn)行有效的利用，加劇了成本。

2.3 污水處理設(shè)備管理應(yīng)用的不到位

就目前的情況而言，我國通常采用管道運(yùn)輸?shù)姆绞綄ξ鬯M(jìn)行集中處理，雖然該方式具有一定的優(yōu)勢，且取得的效果顯著，但是卻忽略了污水處理廠規(guī)模的問題，規(guī)模過小會極大地影響污水處理的效率和質(zhì)量，很難將污水進(jìn)行深度凈化。與此同時，由于污水廠規(guī)模的問題，其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也相對缺乏，很多管道設(shè)備都不配套和健全，導(dǎo)致設(shè)備的應(yīng)用無法最大化的發(fā)揮。除此之外，在污水處理設(shè)備的管理和應(yīng)用上存在一定的問題，缺乏日常的設(shè)備檢查，維修和養(yǎng)護(hù)措施，管道中由于堆積物過多而導(dǎo)致堵塞問題屢見不鮮，極大地影響了城市污水的集中處理。特別是在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后、老舊的城中村或舊城區(qū)中尤為嚴(yán)重，不僅在管理上具有一定的難度性，在一些具體應(yīng)用上也存在很多的限制條件，因此必須予以充分的重視。

3 化學(xué)強(qiáng)化一級處理在污水處理中的應(yīng)用

所謂化學(xué)強(qiáng)化處理，顧名思義是在處理污水的過程中，通過加入化學(xué)試劑的方式，對污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行凈化與沉降，從而達(dá)到污水處理的目的。現(xiàn)階段，我國在化學(xué)強(qiáng)化處理過程中，仍然具有一些局限性，成本相對較高，但是取得的實(shí)際效果不夠理想，與西方發(fā)達(dá)國家的水質(zhì)處理效果相比具有一定的差距，污水處理治標(biāo)不治本。因此，為了進(jìn)一步提高污水處理效果，應(yīng)進(jìn)一步加大對水質(zhì)的分析，改變傳統(tǒng)污水處理理念，大力創(chuàng)新污水處理方法[2]。

3.1 各種污水處理方法的應(yīng)用

現(xiàn)階段，加酸法處理鐵離子的方式是我國污水處理廠的常用方式，其原理主要是在酸性條件下，主要的存在形式是亞鐵離子然后再加氯將鐵變?yōu)楦哞F。在污水處理過程中，加入鐵鹽和凝聚物，從而使得懸浮顆粒物質(zhì)得以初步沉降，然后再加入帶電粒子，從而對污水中的其他雜質(zhì)進(jìn)行處理，據(jù)可靠資料表示，該方式的雜質(zhì)除去率高達(dá)70%。

3.2 化學(xué)強(qiáng)化法的工作原理

污水中存在大量的懸浮顆粒膠體物質(zhì)，除此之外，還有一些可溶于水的小顆粒。其中，懸浮顆粒占據(jù)主導(dǎo)地位，必須予以充分的重視，但是小顆粒物質(zhì)極大地影響了整體的效果。針對這些小顆粒物質(zhì)，采用常規(guī)的處理方法很難將帶電的膠體粒子去除，因此，可以采用反電荷物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)有效的沉降，或者是通過膠體的電泳作用進(jìn)行同方向的凝聚沉降作用。

3.3 化學(xué)強(qiáng)化法的與眾不同

化學(xué)強(qiáng)化法是當(dāng)前處理污水水質(zhì)問題強(qiáng)有效的手段。清華大學(xué)著名教授對污水處理水樣進(jìn)行化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PAC化學(xué)處理藥劑是化學(xué)強(qiáng)化法的一項(xiàng)突破，一方面，大大提高了污水水質(zhì)處理效果，提高了雜質(zhì)除去的質(zhì)量，另一方面，PAC在成本上也占據(jù)一定的優(yōu)勢，費(fèi)用相對較低。與此同時，在處理水質(zhì)分析問題的過程中，必須對污水中污染物的情況進(jìn)行深入了解，其中最重要的一項(xiàng)環(huán)節(jié)是測量污水中pH值，必須予以充分的重視。

4 化學(xué)強(qiáng)化處理下污水水質(zhì)分析

4.1 加強(qiáng)污水水質(zhì)分析處理實(shí)驗(yàn)

分別取不同濃度梯度的聚合氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵溶液，濃度梯度在10～70 mg/L分別放入燒杯中，燒杯中均留有1 L的污水作為參考。在緩慢攪拌觀察其反應(yīng)的過程中，要做好相應(yīng)的記錄工作 同時也可借助攪拌機(jī)器，使其攪拌更為均勻，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。攪拌階段分為兩個步驟，首先是快速攪拌，時間控制在2 min，其次是慢速攪拌時間控制在15 min。靜置30 min分別觀察其效果，并用試劑管蘸取上層清液做出對比和記錄，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.2 污水處理生產(chǎn)性試驗(yàn)

在污水處理生產(chǎn)性試驗(yàn)的過程中，必須結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)情況進(jìn)行具體的分析，在水體樣本沉淀之前，污水中的物質(zhì)將于藥劑中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，通常而言藥劑的濃度越高，其產(chǎn)生的量也會越大，這樣的情況下，水中的有機(jī)物含量會迅速的降低，對于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行產(chǎn)生了極為不利的影響，極大地影響了污水處理的效率和質(zhì)量。因此，在試驗(yàn)前必須采用沉淀的方式，也就意味著在實(shí)驗(yàn)成本上的增加，且所需沉淀的設(shè)備也需要分開單獨(dú)使用，這點(diǎn)是必須特別注意的。在此過程中，會大大降低水中磷元素的含量，并對水中的一些有害物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的去除，隨之產(chǎn)生的磷量會大大減少。由此可見，在污水處理的過程中，采用生物除磷的方式是最為實(shí)用的，在化學(xué)藥劑輔助除磷的過程中，取得的效果也是最佳的。為了效果的進(jìn)一步提升，需要將除磷試劑放在好氧池的出口附近，時間控制在20 min的范圍內(nèi)。

4.3 混凝機(jī)理

在污水處理過程中，有機(jī)污染物的粒徑大多在 0.01～100.00 μm范圍內(nèi)，初沉出水的污染物粒徑小于50 μm。據(jù)可靠資料表示，污水中的有機(jī)污染物會經(jīng)過沉淀、離心、和過濾三個步驟，同時污染物被劃分為4種不同粒徑的部分，即可沉組分(＞100 μm)、超膠體組分(1～ 100 μm)、膠體組分(0.1～1.0 μm)和溶解組分(＜0.1 μm)。其中，可沉部分占15%，超膠體組分約占20%，膠體組分約占15%，溶解組分約占40%。與此同時，污水處理和化學(xué)強(qiáng)化處理的過程中，不同的技術(shù)及技術(shù)的水平對分析結(jié)果有著極大的影響，在進(jìn)行單元技術(shù)應(yīng)用的過程中，必須選擇最佳的粒徑范圍。一般而言，沉淀適用于10 μm以上的粒徑，化學(xué)混凝適用于0.1～10 μm的粒徑，活性污泥的適用范圍和局限性相對較小，在10-5～10 μm以上。污水中粒徑<0.1 μm的有機(jī)物，實(shí)際上都是溶解性的，雖然非溶解組分(>0.1 μm)在活性污泥法中也能被去除，但主要是被生物絮體捕獲，然后被微生物轉(zhuǎn)化或分解[3]。

通過混凝，可以更好地對水中粘土和細(xì)菌等懸浮固體進(jìn)行科學(xué)有效的控制，也便于后續(xù)工作的開展。在此過程中，水和其他的固體膠體所形成的一種物體稱為膠體，而膠體可以分親水和憎水的兩類。其中，親水類型的膠體可以與水分子進(jìn)行深度的融合，屬于單向膠體的膠體，且具有一定的特殊性，它在不受任何條件的作用和影響下，其液體形式始終是一個穩(wěn)定的狀態(tài)。與憎水膠體恰恰相反，它屬于兩個對立的膠體體系，憎水膠體不發(fā)生水合的過程中，當(dāng)水和憎水膠體物質(zhì)放到一起，不能自發(fā)的形成膠體溶液。

除此之外，當(dāng)靜置時間較長的情況下，可以發(fā)現(xiàn)膠體能夠自然的從水中分離出來，如果靜置時間相對較短，其狀態(tài)依然分散，因此其具有動力穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

憎水膠體穩(wěn)定性的雙電層理論是由Der jaguin. Landau、 Verway 和0verbeek發(fā) 展 的，因 此 稱 為DLVO理論。DLVO理論認(rèn)為：由于膠體所帶的電荷，使顆粒間產(chǎn)生電斥力作用，因而保持穩(wěn)定。與斥力對應(yīng)的還普遍存在一個范德華型的引力作用。當(dāng)斥力減小到某一程度，以致范德華引力占優(yōu)勢時，膠體就失去了穩(wěn)定性，稱為脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠體顆粒會在互相碰撞后形成一種聚集體，形成聚集體的過程稱為絮凝。

在絮凝的過程中，可以發(fā)現(xiàn)水中的膠體顆粒呈現(xiàn)逐漸消失的狀態(tài)，隨之會出現(xiàn)越來越多的大顆粒物質(zhì)。針對這些大顆粒物質(zhì)，當(dāng)顆粒不在運(yùn)動和變化的情況下，可繼續(xù)采用攪拌的方式，從而使得這些大顆粒物質(zhì)被動形成絮體。水處理中稱這種絮凝過程為容積絮凝(volume flocculation)，在有效地控制沉降的速度同時，能夠進(jìn)一步保證膠體能夠從水中分離出來，達(dá)到理想化的效果[4]。

4.4 化學(xué)強(qiáng)化生物除磷污水處理工藝

污水處理過程中，磷污染占比較為嚴(yán)重，因此必須對磷污染問題予以充分的重視，在加大控制力度和研究力度的同時，嚴(yán)格規(guī)范磷污染的排放?；瘜W(xué)強(qiáng)化生物除磷污水處理工藝以除去污水中有機(jī)污染物以及各種形態(tài)的磷為主，此污水處理工藝將化學(xué)除磷和生物除磷進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，使污水處理系統(tǒng)工作可以進(jìn)行更加高效的除磷，通過化學(xué)除磷消除。

但是，該技術(shù)對操作具有嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)，要求工作人員的專業(yè)性，以及設(shè)備的專業(yè)性，可以更好地解決現(xiàn)階段我國的污水水質(zhì)分析問題，切實(shí)地滿足除磷的相關(guān)要求。與此同時，在污水除磷的過程中，任何一個流程和步驟都有其相應(yīng)的規(guī)定，整個流程提現(xiàn)的規(guī)范性較高。

首先，需要將溶解性含磷(磷酸鹽)物質(zhì)，通過一定的工序轉(zhuǎn)化為不溶性的懸浮(顆粒)性形態(tài)，以便于后期工作的開展，然后通過懸浮(顆粒)固體的去除，達(dá)到處理磷污水問題[5]。

其次，在此過程中，磷酸鹽發(fā)揮著重要的作用，可以通過與磷酸鹽結(jié)合去除磷雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、徹底地除磷，包括富磷的生物固體和難溶金屬磷酸鹽化學(xué)沉淀。

在這些含磷固體的物理去除以及隨后的處理過程中，必須綜合分析和考慮到磷的二次污染問題，從而最大程度地減少和避免磷又回流到污水處理工段，因此，必須對這一流程予以充分的重視，并進(jìn)行嚴(yán)格的把控，保證磷的深度溶解和釋放。

除此之外，還可以通過利用化學(xué)藥劑的方式達(dá)到污水水質(zhì)分析和凈化的目的。化學(xué)除磷的基本原理是通過添加所需的化學(xué)藥劑，同時注重化學(xué)藥劑的類型，形成不溶性磷酸鹽沉淀物，通過固液分離的方式將其去除。

現(xiàn)階段，在化學(xué)除磷過程中，常用的金屬鹽主要有鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。最常用的是石灰(Ca(OH)2)、硫酸鋁(Al2(SO4)3·18H2O)、鋁酸鈉(NaA1O2)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸亞鐵(FeSO4)和氯化亞鐵(FeCl2)。在磷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，流程具有一定的復(fù)雜性，主要分為沉淀反應(yīng)、凝聚作用、絮凝作用、固液分離四個步驟，且每一個過程之間的聯(lián)系性較強(qiáng)。在除磷的過程中，其沉淀反應(yīng)和凝聚反應(yīng)具有快速的特點(diǎn)，且這兩個過程是同時發(fā)生的，大大加劇了過程的難度性。與沉淀有關(guān)的溶解磷主要是正磷酸鹽，通過投加金屬鹽，可轉(zhuǎn)化為低溶解度的固體。這些非常小的粒子(小于1 μm的膠體)形成后，可迅速沉淀。在凝聚過程中，沉淀所形成的膠體和污水中原已存在的膠體凝聚為直徑在10～15 μm范圍內(nèi)的主粒子。沉淀反應(yīng)和凝聚過程在一個混合單元內(nèi)進(jìn)行，從而使得所利用的沉淀劑能夠在第一時間內(nèi)快速、有效、充分的混合[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，由于污染量的不斷增加對環(huán)境造成了極為不利的影響，文章將從城市污水質(zhì)量的影響因素及污水處理的現(xiàn)狀作為出發(fā)點(diǎn)，簡要地分析和闡述了化學(xué)強(qiáng)化處理下污水水質(zhì)分析的問題，以及化學(xué)強(qiáng)化一級處理在污水處理中的應(yīng)用，重點(diǎn)的對化學(xué)強(qiáng)化處理下污水水質(zhì)分析展開了深入的研究。旨在通過加強(qiáng)對水質(zhì)的分析和了解，進(jìn)一步有針對性地提高處理技術(shù)和處理工藝，進(jìn)一步解決污染問題，更好地保障人與社會、人與自然環(huán)境、自然環(huán)境與社會三者之間的和諧發(fā)展，這對于未來的可持續(xù)性發(fā)展有著積極的意義和深遠(yuǎn)的影響。