摘要：在城市污水净化技术中应用化学生物絮凝工艺，采用液体无机絮凝剂PAFC，通过高效喷嘴曝气搅拌，使污水快速混合，进入化学生物絮凝反应池，在微孔曝气技术和独立曝气量调节系统的作用下，确保絮凝剂与污染物充分作用。反应完成后，污水进入沉淀池进行固液分离，污泥则通过泵送系统回流至反应池循环利用。实验结果中，在PAFC投加量增加的过程中，COD去除率从65%稳步提升至82%，SS去除率从80%提升至93%，NH3-N（氨氮）和NO3--N（硝态氮）的去除率均有所上升，TN（总氮）的去除率从40%提升至57%，证明化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术在处理各类污染物方面均表现出良好的效果。
关键词：化学生物絮凝,无机絮凝剂,城市污水净化,聚丙烯酰胺,净化反应器
0引言
城市污水的排放量日益增长，给水资源和环境带来了巨大的压力。传统的物理、化学污水处理方法虽然取得了一定的效果，但在处理效率、能耗以及环境影响等方面仍存在一定的局限性。因此，开发一种高效、环保且经济的城市污水净化技术显得尤为重要。基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术，作为一种新兴的处理方法，展现出了巨大的潜力和优势。该技术结合了化学絮凝与生物处理的双重机制，通过添加特定的化学生物絮凝剂，有效促进污水中的胶体、悬浮物以及有机物的凝聚和沉降，进而实现污水的深度净化和回收。化学生物絮凝工艺的核心在于其独特的絮凝剂[1]，这种絮凝剂不仅具有高效的凝聚能力，而且能够激发微生物的活性，促进有机物的生物降解。这种双重作用机制使得该技术在处理城市污水时，能够同时实现污染物的物理去除和生物降解，大大提高了处理效率和净化效果。基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术，不仅操作过程简便易行，还具备低能耗的特点，从而降低了整体运行成本。这一工艺通过高效的混合和絮凝反应，实现了对污水污染物的有效去除，具有经济、环保的双重效益。
1实验概况
本实验针对某市新兴区的城市污水处理需求，开展了基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术研究。本实验所依托的污水处理工程占地约28.5×104 m2，总投资额为14亿元。设计日处理污水量为200万m3/d，并具备在雨季应对高流量冲击的能力，最大截流量[2]可达60 m3/s。特别关注工程设计的进出水水质标准。这一关键指标直接决定了污水处理效果的好坏，以及最终排放水质是否符合环保要求。该工程的设计的进出水水质，见表1。
实验过程中，通过化学药剂与生物菌剂的协同作用，有效提升了污水处理的效率和水质改善程度。该工艺不仅能高效去除污水中的有机成分，还能有效减少氮、磷等关键污染物的含量，从而显著提升了水质净化效果，有效应对污水中的重金属和有毒有害物质。
2实验准备
在进行基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术实验中，采用了以下实验材料和装置。
2.1实验材料
在城市污水净化处理中，填料的选择至关重要。常用的填料包括改性陶粒、活性炭等[3]，这些材料各具特色。表2详细列出了这些填料的性能参数。
选取某典型污水处理厂的实际废水样本。首先，准备500 mL蒸馏水作为基础溶液，并添加适量的KNO3、Na2CO3和CaCl2来模拟城市污水的成分。接着，为营养母液的配置，使用100 g蒸馏水、200 g磷酸二氢钠、2 g氯化钾和10g硫酸亚铁。通过加入适量的葡萄糖，为实验中的微生物提供了必要的营养源，以模拟实际城市污水中的生物环境。
用于培养特定微生物群落的液体培养基，成分包括：麦芽糖质量分数2%，鱼粉水解物质量分数0.3%，磷酸二氢钾质量分数0.2%，pH值调至7.2。
实验选用了两种优质絮凝剂：一种是高效的液体无机絮凝剂PAFC（Al2O3质量分数11.5%，Fe2O3质量分数2.2%），另一种絮凝剂是聚丙烯酰胺（PAM）[4]。PAFC的投加环节被巧妙地设置在预混合池的起始位置，以便在反应初期就发挥其絮凝效果。另一方面，PAM的投加位置则有所不同。在化学生物絮凝工艺中，其投加点位于第二个廊道的前端，以便在后续处理中进一步强化絮凝效果。
2.2实验装置
净化反应器：采用不锈钢材质，尺寸为300mm×100 mm×80 mm，容积为5 L，分为絮凝区、沉淀区和出水区，便于观察和操作，结构如图1所示。
pH计：用于实时监测并调整反应液中的pH值，确保其在最佳范围内。
移液枪和电子天平：用于精确测量和转移液体培养基及絮凝剂。
3基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化方法
3.1初步处理城市污水
在城市污水净化过程中，快速混合是第一步也是至关重要的一步。在这一阶段，采用高效喷嘴进行曝气搅拌，以确保污水能在短时间内得到充分的混合。这种高效的曝气搅拌方式能够迅速将污水中的悬浮物、有机物以及其他污染物均匀分散。城市污水净化流程如图2所示。
快速混合池的设计充分考虑了处理效率和效果。其最大停留时间设为45 s，这意味着污水在混合池中的停留时间足够短，能够确保污水得到快速处理而不影响整个处理流程的效率。同时，该池的有效容积为0.04 m3，有效水深为0.4 m[5]，这样的设计既保证了足够的处理空间，又确保了处理效果的稳定性。
3.2利用化学生物絮凝工艺沉淀处理
经过快速混合处理后，污水进入化学生物絮凝反应池进行进一步的净化。这一阶段的处理过程是整个净化工艺的核心，直接关系到最终的处理效果。
化学生物絮凝反应池的有效容积为1.5 m3，足够容纳大量的污水进行处理。其最大停留时间设定为40 min，这样的设计能够确保污水在池中停留足够长的时间，使絮凝剂充分与污染物发生作用，从而达到最佳的絮凝效果。
在反应池中，采用微孔曝气技术，并设有独立的曝气量调节系统。这种技术能够确保池中的溶解氧含量始终保持在适宜的水平，为微生物的生长和繁衍构建了一个优越且适宜的生态系统。同时，通过调节曝气量[6]，精准控制反应速度，确保污水中的污染物得到充分的去除。
接下来进入沉淀池进行固液分离。絮凝反应池与沉淀池之间采用了特制的分布墙进行配水，这种设计能够确保污水在沉淀池中的分布均匀，避免出现短路或死角现象。沉淀池的设计着重考虑了水力停留时间，确保其在2 h的时长内能够充分进行固液分离过程。同时，其有效水深被精确设定为1.2 m，以保证沉淀效果的最大化。这样的设计能够确保污水在池中停留足够长的时间，使絮凝体充分沉淀，从而达到良好的固液分离效果。
最后，污泥通过先进的泵送系统回流至反应池，这一步骤不仅实现了污泥的循环利用，还确保了第一反应单元内泥水的充分混合。这种设计不仅提高了污泥的处理效率，还有助于提高整个净化工艺的处理效果。
4结果分析
试验期间，以COD、SS、NH3-N、NO3--N及TN作为主要的评估指标。在化学生物絮凝反应池中，设定了40 min的水力停留时间，以确保充分的絮凝反应过程。污泥回流比例被精确调至40%，以维持系统内的污泥浓度。为了优化反应条件，分别对廊道的DO值进行了精准控制，其范围分别设定在2.2～3.5mg/L、1.5～2.8 mg/L和0.5～1.8 mg/L。在这些条件下，进行了不同PAFC投加量（40、60、80、100、120 mg/L）的对比分析，实验结果见表3。
根据表3可知，在PAFC投加量增加的过程中，COD去除率从65%稳步提升至82%，这充分说明了PAFC对有机污染物的强大去除能力。SS（悬浮物）的去除效果同样显著。随着PAFC投加量的增加，SS去除率从80%提升至93%，这证明了PAFC对悬浮物的有效去除作用，有助于改善水质的清澈度。在氮类污染物的去除方面，虽然NH3-N（氨氮）和NO3--N（硝态氮）的去除率提升幅度相对较小，但也可以看到随着PAFC投加量的增加，去除率均有所上升。这表明PAFC对氮类污染物也具有一定的去除效果，但可能需要与其他工艺相结合以达到更好的处理效果。TN（总氮）的去除率也随着PAFC投加量的增加而提高，从40%提升至57%，这进一步证明了化学生物絮凝工艺在去除氮类污染物方面的潜力。综上所述，基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化方法在处理各类污染物方面均表现出良好的效果。在实际应用中，可以根据具体的水质情况和处理要求，合理调整PAFC的投加量，以达到最佳的处理效果。
5结语
基于化学生物絮凝工艺的城市污水净化技术，以其高效、环保、经济的优势，在城市污水处理领域展现出了巨大的应用潜力和广阔的市场前景。通过不断优化和完善，该技术有望在未来成为城市污水处理的主流技术之一，为改善水环境质量、保护水资源、促进可持续发展作出重要贡献。
参考文献
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[2]杨晓贝.城市污水脱氮除磷效果的强化途径及发展方向[J].化纤与纺织技术，2024，53（4）：97-99.
[3]刘明源，钱佳，沙赟颖.胞外多糖生物絮凝剂与化学絮凝剂复配处理印染废水的效果[J].化学与粘合，2022，44（5）：448-450.
[4]徐明杰，刘敏，王宇喆.浅析城市污水厂尾水深度净化技术研究进展[J].资源节约与环保，2021，16（3）：94-95.
[5]杜兴峰，马嘉浩，张乙宸，等.生物絮凝技术在海产循环水养殖除氮中应用的可行性探究[J].科技风，2021，12（7）：116-118.
[6]高明瑜.生物滤池技术在城市污水处理厂废气净化中的应用研究[J].中国资源综合利用，2021，39（2）：30-32.
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