污水处理运行过程中的异常判断和调整系列（4）物化区絮凝效果不佳

工业污水处理的物化区是指在工业污水处理过程中，利用物理和化学方法对污水进行处理的特定区域或工艺阶段，主要通过物理作用和化学反应来去除或分离污水中的污染物，以达到改善水质的目的，为后续的生物处理或深度处理创造条件。物化区的主要处理工艺包括混凝沉淀、气浮、过滤、吸附、化学氧化还原。物化区的在污水处理中主要起到预处理或深度处理的作用，在生化系统前端能够起到提高水质的稳定性的作用。

一、物化区絮凝效果不佳的表现形式

首先表现在絮凝体体态方面，正常情况下，絮凝剂投入后会使水中的污染物颗粒相互聚集形成较大的絮凝体，但絮凝效果不佳时，形成的絮凝体粒径明显偏小，难以通过沉淀或过滤等后续工艺有效去除。生成的絮凝体结构不紧密，呈松散状，容易在水流作用下破碎，不能有效沉降或上浮，影响固液分离效果。其次在物化区的出水水质外观方面，若絮凝效果不好，水体仍然呈现浑浊状态，透光性差，表明水中还有大量的悬浮污染物未被有效絮凝。如果絮凝效果不佳，水体的颜色不会像预期那样随着絮凝过程而明显变浅，说明水中的带色污染物没有被充分絮凝去除。再次在具体水质指标上表现为悬浮物（SS）去除率低、化学需氧量（COD）降不下来、浊度超标。

处理工艺的过程中来看会使沉淀池的沉淀速度变慢，污泥上浮，过滤困难，药剂投加量增加，处理过程延长等多方面表现形式。

二、物化区絮凝效果不佳的原因分析

物化区絮凝效果不佳与多种因素有关，主要包括进流废水分散剂含量过多、絮凝剂和混凝剂投加量不是最佳投加范围、pH值的影响、快慢混搅拌的问题、负荷流量关系、废水中悬浮颗粒含量、不易絮凝物质含量过多等。就以上影响因素，下面将进行详细的故障分析。

1.絮凝剂的影响因素

（1）絮凝剂选型不当，不同的工业废水成分差异大，若选择的絮凝剂与废水中的污染物不匹配，就难以达到理想的絮凝效果。比如，对于以胶体形式存在的污染物，若选用的絮凝剂不能有效中和胶体表面电荷，就无法使胶体脱稳聚集。

（2）絮凝剂质量有问题，絮凝剂的质量不稳定或本身存在质量缺陷，如有效成分含量不足、聚合度不够等，会导致其絮凝性能下降。

（3）絮凝剂的投加量不合适，投加量过少，无法提供足够的絮凝作用位点，不能使污染物充分聚集；投加量过多，可能会使颗粒表面重新带上电荷，导致已形成的絮凝体重新分散，出现 “反絮凝” 现象。

2.进水水质方面的影响因素

（1）废水的pH值会影响絮凝剂的水解反应和污染物的存在形态。不同的絮凝剂有其适宜的pH值范围，如硫酸铝在pH值为6～7.5时絮凝效果较好，超出此范围，絮凝剂的水解产物形态会发生变化，从而影响絮凝效果。

（2）废水的水温对絮凝效果有显著影响。水温较低时，水的黏度增大，颗粒的布朗运动减弱，絮凝剂与污染物颗粒的碰撞机会减少，同时絮凝剂的水解反应速度也变慢，导致絮凝效果变差。

（3）废水的原水成分复杂，工业废水中可能含有多种污染物，如有机物、重金属离子、表面活性剂等，这些物质可能会相互作用，干扰絮凝剂与污染物的结合。例如，某些有机物可能会吸附在絮凝剂表面，阻碍絮凝剂与悬浮颗粒的接触，降低絮凝效果。

（4）原水中的悬浮物含量也会导致絮凝效果变差，废水中悬浮物（SS）浓度过高时，絮凝剂需要大量消耗才能使颗粒充分絮凝，可能导致絮凝剂相对不足；而SS浓度过低，颗粒之间的碰撞机会少，也不利于絮凝体的形成。

3.设备和操作的影响因素

（1）操作上来说搅拌强度和时间不当及反应时间不足也是重要的影响因素。搅拌强度过大、时间过长，会使已形成的絮凝体破碎，影响絮凝效果；搅拌强度过小、时间过短，絮凝剂与废水混合不均匀，絮凝反应不充分。絮凝反应需要一定的时间才能使污染物颗粒充分聚集形成较大的絮凝体。如果反应时间过短，絮凝反应不完全，就会导致絮凝效果不佳。

（2）还有设备故障、管道堵塞或泄漏、沉淀池的设计不合理，这几个方面也是絮凝效果不好的考虑因素。

三、物化区絮凝效果不佳的对策和调整策略

物化区颗粒絮凝性能差的问题，原因很多。在分析判断的时候如果不进行明确的鉴别区分，往往不能对症处理，其结果就是初沉池一侧的沉降压力很大。

接下来就对这个比较头疼的运行问题的应对策略进行全面的分析。

1.废水中中性颗粒含量过高。

我们知道，只有打破废水中颗粒间的稳定性，这些悬浮颗粒才能够脱稳而相互吸附，最终在絮凝剂的作用下形成粗大的絮体而被沉降分离出水体。但是，当遇到的废水中富含中性带电颗粒的时候，发挥絮凝剂的电离吸附作用就显得相当困难了。

有的操作人员为了提高对这类废水的混凝效果，往往会一味加大混凝剂和絮凝剂的投加量，结果是并没有看到混凝效果的好转，原因也就在于中性电荷的颗粒稳定性极高，要破化这种稳定性非常困难。相反，投加过多的混凝剂和絮凝剂会使得原来脱稳的悬浮颗粒再次发生稳定的现象。所以遇到这样的情况时，不主张过量投加混凝剂和絮凝剂。

2、废水中悬浮颗粒含量过高、波动过高。

我们在日常物化区的管理中始终遵循的原则是投加的絮凝剂和混凝剂的量要和废水中的浮颗粒相匹配的。但是，在实践操作中却发现废水中的悬浮颗粒浓度如果波动过大的话，对物化区的混凝效果影响是很大的。

作为连续运行的环保设施，操作人员巡检有一定的周期。如果对突发的巡检观察不够的话，出现一次废水混凝效果不佳最终流到初沉池出现出水恶化的情况也是有的。

所以，在巡检的时候要特别注意，重点观察投加混凝剂后的废水颗粒间间隙水的清澈度及颗粒间的紧密度。当然如果在进流水一侧就预知入流废水中悬浮颗粒含量过高的话，采取调整时就显得游刃有余了。就投药的应对方面，对于高悬浮颗粒的废水而言加大混凝剂和助凝剂的投加量是必然的，只是投加量需要认真的确认。

3、投药位置不正确导致物化区的混凝沉淀效果欠佳。

物化区的投药位置和投药后废水和药剂混合、反应的时间长短有关，在物化区的投药位置是否正确非常重要。通常混凝剂的投药位置比较固定，都在快混池或前段的管道混合器部位，

但是助凝剂PAM的投加位置却存在很大的变数，我们通常将PAM的投药位置放在慢混池前端，也就是放在第一个慢混池的进水口，而很少看到放在第二个慢混池的进水口，这主要是设计上的原因。但实际运行中存在如下的问题。

1)当进入物化区的水量达到设计负荷时，我们可以发现将助凝剂的投药位置放于第一个慢混池的进水口符合发挥最佳投药点原则。

因为物化区进水量达到设计负荷时，物化区过流水量最大，投加入废水中的化学药剂停留时间最短，为了最大限度的延长投药后药剂在物化区的停留时间，选择慢混池的进水口作为最佳投药点。

2)当进入物化区的水量远未达到设计负荷时，我们就会发现将PAM的投药点仍然设置在第一慢混池的进水口首端是错误的。

因为过分延长PAM在废水中的停留时间反而会导致形成的絮体折断或解絮，这对初沉池的沉降效果发挥不利。为了应对这个情况，应该在两个慢混池皆设置投药点。当物化区进水流量偏小时，可以开启设在第二慢混池的PAM投药点；当进水流量过大时开启第一慢混池的投药点。如此机动灵活的选择区分投药点，可以最大限度提高PAM助凝剂的投药效果。

（4）对于其他方面的问题我们还是要根据分析的原因去综合调整。

从设备工艺方面优化搅拌强度和时间、增加检查和维护设备、增加或减少絮凝反应时间。从药剂和水质方面调整投加量、更换絮凝剂种类、调节助凝剂使用、控制水温、均化原水水质、调节合适的絮凝PH值。从人员监测与管理方面可以加强水质监测和人员培训与管理等方面。

四、关于投加量在现场的小试问题

物化区投药的合理与否对最终的混凝效果影响相当密切，为了更好的保证现场投药量的准确性，需要在现场进行杯瓶实验，也称现场小试。

下面就现场杯瓶实验做个简单的操作介绍。

1)容器具：1000mL烧杯4个；玻璃棒4根（20cm左右)；移液管2支(1mL一支、5mL一支；手表一块（计时用）；100mL小烧杯2个。

2)药剂：0.1%PAM100mL;10%PAC100mL。

3)药剂配制方法。

0.1%PAM溶液的配制：

在电子天平上称取10mg固体PAM粉末，准备800mL自来水于1000mL的烧杯中，将烧杯置于电磁加热搅拌器上，投入磁力搅拌子于烧杯中，开启磁力搅拌器。当水被均匀搅动的时候，将称好的PAM固体颗粒慢慢地少量的倒人烧杯内，随着磁力搅拌子的不断转动，进人水体的PAM颗粒均匀分布于水体中，并不断溶解和搅拌。约2h后我们可以发现PAM固体已全部溶解，将烧杯内的PAM溶液倒入1000mL容量瓶中，加入自来水稀释到规定刻度，那么O.1%浓度的PAM溶液就配制好了。所配制的溶液在通常情况下可以保存1周左右，超过一周的话有效成分分解严重，要使用的话需要重新配制。

10%PAC溶液的配置：

10%PAC溶液的配制步骤就比较简单。通常废水处理场现场使用的PAC溶液来自附近的化学药剂公司，所以多半是提供配制好的PAC溶液，这种溶液浓度在10%投加最为经济。我们只要到采购的PAC储存槽内去提取若干即可，只是在计算投加浓度问题上，为了数据的准确性需要确认采购的PAC溶液是否为10%的浓度，因为很多厂家都会降低浓度来获得更多的利益。检测其浓度是否合格通过比重计或者通过国标的PAC含量检测方法即可确认。

4)现有运行状况下混凝剂和助凝剂投加流量的确定。

要确定目前投加到水体中的混凝剂及助凝剂的流量是一项繁琐的过程，但是它对物化段投加混凝剂及助凝剂的合理量确定至关重要。

检测所需器具为1000mL量筒1个，秒表1只。

检测方法为：在PAC的投加出口处用1000mL量筒承接从管道内流出的PAC,当开始流到量筒内时按下秒表开始计时，到达最高刻度前将量筒移开，同时按下秒表，停止计时。观察量简内盛得的PAC溶液量并除以计时得到的秒数，即可得到PAC溶液投加的秒流量了。

同样方法可以检测到PAM的投加流量，只是在实际的PAM投加现场，多数看到的是多点投加PAM,这给我们集中盛接PAM溶液带来了不便，好在PAM投加管大多是PVC管道，可以在前段锯开后安装活动接头，在需要时拧开后集中盛接然后计量。

5)通过监测到的混凝剂和助凝剂投加流量来计算实际投加到废水中的混凝剂和助凝剂的投加浓度。

在确定投加混凝剂和助凝剂的量时，多以投加浓度作为参考，因此计算出混凝剂和助凝剂的投加浓度具有重要的实际指导意义，也使得投药量的可比性得到量化。

根据投加混凝剂的流量确定投药量：

假设PAC的投药流量是1000mL./min,那么实际投加到水体中的PAC量为1000mL×10%=100mL。按假设密度1.0计，实际每分钟投加到水体中的PAC重量是100000mg。

假设此时的废水处理流量是500m3/h,那么每分钟的处理水流量就是8.3m(8333L),最终投加到水体中的PAC浓度=100000/8333=12.0mg/L。

根据投加助凝剂的流量确定投药量：

假设PAM的投药流量是12000mL/min;那么实际投加到水体中的PAM量为12000mL×0.05%=6mL。按假设密度1.0计，实际每分钟投加到水体中的PAM重量是6000mg。

我们再来确认一下此时的废水处理流量假设是500m3/h,那么每分钟的处理水流量就是8.3m3(8333L),最终投加到水体中的PAM浓度=6000/8333=0.72mg/L。

我们计算出投加入废水中的混凝剂和助凝剂的浓度后，就可以通过小试确定当前废水所投加的混凝剂和助凝剂是否是合适的投加量。

如果投加浓度有误差，可以对混凝剂和助凝剂的投加流量进行调整以满足最佳投加量的需求。

现场的小试如何进行呢？接下来我们就做一个详细的说明。

现场小试是现场工艺调整人员必须具备的一项技能，因为我们已经知道了整个废水处理工艺中物化段的重要性了，也知道混凝剂和助凝剂的投加量是否准确决定了整个物化段的最终沉淀结果。

具体的现场的小试操作步骤如下：

①将1000mL的烧杯4个放在可操作的平稳位置，注入搅拌均匀的废水原水，保持液面高度在烧杯的1000mL刻度位置。

②通过第5)条的知识点确定目前现场实际投加PAC的浓度，由此决定在现场小试过程中所需确认的波动投加量，一般先取0.8倍、1.0倍、1.2倍、1.4倍值来投加。

③假设现场PAC测得的投加浓度是12mg/L的话，根据上面提到的倍率关系，需要设定小试过程中需要投加的测试浓度是9.6mg/L、12mg/L、14.4mg/L、16.8mg/L,投加入4个烧杯的PAC(浓度10%)体积数分别是0.096mL、0.12mL、0.144mL、0.168mL.

④投加PAC到烧杯后，需要迅速用玻璃棒搅拌烧杯内的水体，理论上需要做到的是尽可能快速搅拌水体，只要水体不外溢。搅拌时间控制在15s左右，需要做到4个烧杯同时开始搅拌和同时停止搅拌，多人操作需要手法尽量相同。

⑤快速搅拌的目的主要是为了在最短时间内使投加的PAC能够快速分布在废水中，为此，一旦完成了PAC在水体中的快速分布就可以停止搅拌了。

⑥接下来的步骤是投加PAM,还是根据第5)条的知识点确认目前现场实际投加PAM的浓度，由此决定在现场小试过程中所需确认的波动投加量，一般也先取0.8倍、1.0倍、1.2倍、1.4倍值来投加确认效果。

⑦假设现场PAM测得的投加浓度是0.72mg/L的话，根据上面提到的倍率关系，需要设定小试过程中需要投加的测试浓度是0.58mg/L、0.72mg/L0.86mg/L、1.01mgL,投加入4个烧杯的PAM(浓度0.05%)体积数分别是1.16mL、1.44mL、1.72mL、2.02mL。

⑧在投加PAM之前，我们已经投加了PAC,所以可以通过观察投加PAC后的效果来确认投加的PAC是否符合最佳投加量的要求。主要观察项目是确认4个烧杯中形成的絮体颗粒大小、颗粒间的间隙水等变化区别，此组最优最劣的观察结果将用于最后投加PAM后的药价效果的综合对比。

⑨观察好投加了PAC的效果后应该尽快同时向烧杯内投加PAM,投加入4个烧杯的PAM（浓度0.05%)体积数分别是1.16mL、1.44mL、1.72mL、2.02mL。

⑩投加入PAM后，需要同时慢速搅拌烧杯中的水体，使得水体中逐渐形成粗大的胶羽。搅拌速度控制在40rpm。搅拌2min后停止搅拌等待沉淀。

?在搅拌和等待沉淀的过程中需要观察多个项目来判断不同投药浓度情况下的药价效果。主要项目是：胶羽形成的大小、速度；胶羽间间隙水的清澈度；液面浮渣情况等。

?当形成的胶羽在水力旋转作用消失后会快速进入沉淀阶段，经过30min的静置沉淀后，我们就可以对沉淀的胶羽形态进行一个投药效价的再判断了，主要通过如下项目判断：沉淀物数量、沉淀胶羽单体的大小、上清液清澈度、烧杯壁悬挂胶羽的程度、最终的上清液浮渣情况等。

投药效果优劣判断标准如下表

效果项	仅投加PAC	投加PAC+PAM
絮体细小但独立而均一	投加量合适	PAC与PAM投加的配比不合适，需调整投加比例：常见于PAC投加不足
絮体粗大，但间隙水混浊	PAC投加过量	PAM投加不足
絮体粗大，但间隙水清激	投加量合适	投加比例合适
絮体有挂烧杯壁的现象	不可见	投加PAM过量
液面浮渣	不可见	PAC投加过量
沉淀物粗大，上清液清澈	投加量合适	投加比例合适
沉淀物粗大，上清液混浊	有可能PAC投加不足	PAM投加不足或PAC与PAM投加的配比不合适
沉淀物细小，上清液清澈	投加量合适	投加比例合适
沉淀物细小，上清液混浊	PAC投加不足	PAM投加不足

根据以上给出的PAC、PAM投加过量或不足以及投加比例不协调的问题，通过仔细确认和反复调整PAC或PAM的投加量就可以得到最佳投药效果。这是通过现场小试指导实践投药操作的主要手段，运用得好对我们在物化段发挥高效投药效果、节约投药成本非常有意义。

这里需要冉次指出的是举例中所涉及的混凝剂和助凝剂是PAC和PAM,其实不仅如此，混凝剂中的硫酸铝、聚合氯化铁、三氯化铁等也适用这种小试方法，而PAM中的阴离子型、非离子型都适用；阳离子型PAM用于废水中投加的话，其现场小试不建议在此之前投加PAC等混凝剂，而是单独投加阳离子型PAM即可，这同样能达到较好的混凝沉淀效果。