基于化学强化处理下污水水质分析

曲祖斌(河北华勘五一四岩土检测有限公司，河北 承德 067000)

0 引言

众所周知，我国属于人口大国，近些年来随着我国工业化的不断发展，导致了严重的污染问题，特别是针对污水问题，必须加大重视力度，因此，进一步降低污染量成为了当前发展的重中之重。通过化学强化处理，能够进一步对污水水质进行全方位、多层次、多角度的分析，进一步对污水的性质进行区分，有助于从本质上发现污水问题，有针对性地通过强化处理将污水问题进行解决。由此可见，污水水质分析的进一步优化，能够在很大程度上选择最佳的技术和工艺，对于污水问题的进一步解决有着积极的意义和深远的影响。

1 污水水质影响因素及污水处理现状

1.1 污水水质主要影响因素

1.1.1 工业废水水质

原则上工业废水必须经过厂内处理后达到《污水排入城市下水道水质标准》后才可排入城市管网，最终进入污水处理厂。但是由于体制建设的不完善，执行力上有所欠缺，违规排放废水的现象依然存在。

1.1.2 其他污染源

除生活污水与工业废水外，其他污染源也应予以充分重视，要针对污染源的整体进行控制。因此，在了解污水处理厂水质的过程中，要经过综合性的计算，才能尽可能地提高化学强化处理实验的有效性。

1.1.3 排水体制

当排水体制采用全部或部分截流式合流制时，应注意由于截流倍数、截流水量而造成的污水浓度变化给进水水质带来的影响。

1.2 污水处理现状与污水相关指标分析

1.2.1 现状

现阶段，随着社会的不断进步，人们对生活质量的要求显著提高，随着环保意识的不断加强，污水处理受到了社会各界及社会大众的广泛关注与支持。所谓污水处理，顾名思义就是将污水通过一定的技术手段从而达到净化的目的，使其达到相应的使用标准后方可进行重复的利用，一方面可以有效地缓解我国水资源短缺的问题，另一方面可以提高经济效益，节约成本。在社会发展的推动下，对建筑领域、农业领域、交通领域、医疗领域、餐饮领域均有一定的影响。但是，近些年来，我国污染的排放量正呈现持续上升的趋势，智研咨询发布的《2022—2028年中国污水处理行业市场行情动态及竞争战略分析报告》数据显示：2013年中国污水年排放量427.45亿平方米，2020年增长至571.36亿平方米，增加了34%。由此可见，我国在针对污水处理的过程中仍然面临着很多不足，这些不足的有效解决，对我国未来的发展有着积极的意义，加强污水处理是当前城市建设的重中之重。因此，在解决污水处理现状问题的过程中，必须有针对性地对污水水质的特征进行深入的分析，进而根据实际情况并结合水质特征，进行科学的、有效的水污染治理。

1.2.2 相关指标分析

选择总磷、氨氮、生化需氧量、悬浮物、化学需氧量、总氮等6个样本进行探究，对相关性进行显著性检验。除个别月份及个别离群数据以外，COD、浊度、BODS、SS、总氮、氨氮、总磷等各指标最低值基本上出现在每天的10时到14时，最高值一般出现在14时到18时，部分指标在22时左右达到最大值。据调查统计，城市居民通常在午饭时间和晚饭时间产生的污水较多，与此同时，也意味着城市污水与人们的生产和生活息息相关。我们观察实验的7个周期中CODCr总平均值为159 mg/L , BOD5总平均值为109 mg/L，表明该污水为低浓度城市污水，冬季居民生活用水量较少，有机污染物浓度较高，2月份有机污染物浓度最高，表明春节期间生活污水中有机物含量较高[1]。

2 化学强化处理下污水水质分析的问题

2.1 人才与科学技术引入的缺乏

工业是城市发展的重要支撑，是城市不可或缺的行业，关系着人们日常生活的经济条件和生活条件。但是，在工业生产的过程中，其对于废水的处理仍然存在很大的问题，且废水中所含有的有害物质将极大地威胁到了人们的生命安全。首先，对污水的处理模式也存在一定的缺陷和不足，在方式和方法的选择上，没有根据具体的问题进行具体的分析，只是单纯地运用一些污水处理技术进行处理，导致处理的效果不够理想。其次，污水处理的过程中，其技术受传统处理模式的影响很大，缺乏创新力度和先进技术的支持。与此同时，工作人员在利用科技技术、使用技术工艺的过程中也不够娴熟，专业性和综合素养有所欠缺，在很多工作流程上也缺乏一定的科学性和规范性，降低了污水处理的实际效果。最后，就我国目前的环境问题而言，对人才的引进没有予以充分的重视，缺乏高素质、高能力的人才，且对人才的准入不够严格，缺乏对人才的管理和培训，工作人员的积极性不足。

2.2 处理能力不够

现阶段，我国很多的城市污水处理单位在污水处理的能力上不够成熟，甚至有一些企业单位缺乏一定的道德素养，过于追求经济效益而忽略了社会效益，违规处理的问题时有发生。与此同时，随着人们对物质条件需求力度的不断加强，我国的污染量也正呈现持续上升的趋势，当前污水处理的过程中存在着巨大的压力与挑战，使得当前我国城市污水处理单位不能够完全解决棘手的问题，不能够与时代发展相契合。除此之外，我国污水处理企业存在一定的滞后性，现在处理技术、思维理念、施工工艺、人才纳入等方面均存在问题，无法适应时代化的需求，不能够对污水进行有效的利用，加剧了成本。

2.3 污水处理设备管理应用的不到位

就目前的情况而言，我国通常采用管道运输的方式对污水进行集中处理，虽然该方式具有一定的优势，且取得的效果显著，但是却忽略了污水处理厂规模的问题，规模过小会极大地影响污水处理的效率和质量，很难将污水进行深度净化。与此同时，由于污水厂规模的问题，其在基础设施建设也相对缺乏，很多管道设备都不配套和健全，导致设备的应用无法最大化的发挥。除此之外，在污水处理设备的管理和应用上存在一定的问题，缺乏日常的设备检查，维修和养护措施，管道中由于堆积物过多而导致堵塞问题屡见不鲜，极大地影响了城市污水的集中处理。特别是在一些经济发展相对落后、老旧的城中村或旧城区中尤为严重，不仅在管理上具有一定的难度性，在一些具体应用上也存在很多的限制条件，因此必须予以充分的重视。

3 化学强化一级处理在污水处理中的应用

所谓化学强化处理，顾名思义是在处理污水的过程中，通过加入化学试剂的方式，对污水中的有害物质进行净化与沉降，从而达到污水处理的目的。现阶段，我国在化学强化处理过程中，仍然具有一些局限性，成本相对较高，但是取得的实际效果不够理想，与西方发达国家的水质处理效果相比具有一定的差距，污水处理治标不治本。因此，为了进一步提高污水处理效果，应进一步加大对水质的分析，改变传统污水处理理念，大力创新污水处理方法[2]。

3.1 各种污水处理方法的应用

现阶段，加酸法处理铁离子的方式是我国污水处理厂的常用方式，其原理主要是在酸性条件下，主要的存在形式是亚铁离子然后再加氯将铁变为高铁。在污水处理过程中，加入铁盐和凝聚物，从而使得悬浮颗粒物质得以初步沉降，然后再加入带电粒子，从而对污水中的其他杂质进行处理，据可靠资料表示，该方式的杂质除去率高达70%。

3.2 化学强化法的工作原理

污水中存在大量的悬浮颗粒胶体物质，除此之外，还有一些可溶于水的小颗粒。其中，悬浮颗粒占据主导地位，必须予以充分的重视，但是小颗粒物质极大地影响了整体的效果。针对这些小颗粒物质，采用常规的处理方法很难将带电的胶体粒子去除，因此，可以采用反电荷物质进行科学有效的沉降，或者是通过胶体的电泳作用进行同方向的凝聚沉降作用。

3.3 化学强化法的与众不同

化学强化法是当前处理污水水质问题强有效的手段。清华大学著名教授对污水处理水样进行化验，发现PAC化学处理药剂是化学强化法的一项突破，一方面，大大提高了污水水质处理效果，提高了杂质除去的质量，另一方面，PAC在成本上也占据一定的优势，费用相对较低。与此同时，在处理水质分析问题的过程中，必须对污水中污染物的情况进行深入了解，其中最重要的一项环节是测量污水中pH值，必须予以充分的重视。

4 化学强化处理下污水水质分析

4.1 加强污水水质分析处理实验

分别取不同浓度梯度的聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁溶液，浓度梯度在10～70 mg/L分别放入烧杯中，烧杯中均留有1 L的污水作为参考。在缓慢搅拌观察其反应的过程中，要做好相应的记录工作 同时也可借助搅拌机器，使其搅拌更为均匀，提高实验结果的真实性和可靠性。搅拌阶段分为两个步骤，首先是快速搅拌，时间控制在2 min，其次是慢速搅拌时间控制在15 min。静置30 min分别观察其效果，并用试剂管蘸取上层清液做出对比和记录，最后得出实验结果。

4.2 污水处理生产性试验

在污水处理生产性试验的过程中，必须结合实验过程中的相关情况进行具体的分析，在水体样本沉淀之前，污水中的物质将于药剂中的化学物质发生反应，通常而言药剂的浓度越高，其产生的量也会越大，这样的情况下，水中的有机物含量会迅速的降低，对于实验的顺利进行产生了极为不利的影响，极大地影响了污水处理的效率和质量。因此，在试验前必须采用沉淀的方式，也就意味着在实验成本上的增加，且所需沉淀的设备也需要分开单独使用，这点是必须特别注意的。在此过程中，会大大降低水中磷元素的含量，并对水中的一些有害物质进行科学的去除，随之产生的磷量会大大减少。由此可见，在污水处理的过程中，采用生物除磷的方式是最为实用的，在化学药剂辅助除磷的过程中，取得的效果也是最佳的。为了效果的进一步提升，需要将除磷试剂放在好氧池的出口附近，时间控制在20 min的范围内。

4.3 混凝机理

在污水处理过程中，有机污染物的粒径大多在 0.01～100.00 µm范围内，初沉出水的污染物粒径小于50 μm。据可靠资料表示，污水中的有机污染物会经过沉淀、离心、和过滤三个步骤，同时污染物被划分为4种不同粒径的部分，即可沉组分(＞100 μm)、超胶体组分(1～ 100 μm)、胶体组分(0.1～1.0 μm)和溶解组分(＜0.1 μm)。其中，可沉部分占15%，超胶体组分约占20%，胶体组分约占15%，溶解组分约占40%。与此同时，污水处理和化学强化处理的过程中，不同的技术及技术的水平对分析结果有着极大的影响，在进行单元技术应用的过程中，必须选择最佳的粒径范围。一般而言，沉淀适用于10 µm以上的粒径，化学混凝适用于0.1～10 µm的粒径，活性污泥的适用范围和局限性相对较小，在10-5～10 µm以上。污水中粒径<0.1 µm的有机物，实际上都是溶解性的，虽然非溶解组分(>0.1 µm)在活性污泥法中也能被去除，但主要是被生物絮体捕获，然后被微生物转化或分解[3]。

通过混凝，可以更好地对水中粘土和细菌等悬浮固体进行科学有效的控制，也便于后续工作的开展。在此过程中，水和其他的固体胶体所形成的一种物体称为胶体，而胶体可以分亲水和憎水的两类。其中，亲水类型的胶体可以与水分子进行深度的融合，属于单向胶体的胶体，且具有一定的特殊性，它在不受任何条件的作用和影响下，其液体形式始终是一个稳定的状态。与憎水胶体恰恰相反，它属于两个对立的胶体体系，憎水胶体不发生水合的过程中，当水和憎水胶体物质放到一起，不能自发的形成胶体溶液。

除此之外，当静置时间较长的情况下，可以发现胶体能够自然的从水中分离出来，如果静置时间相对较短，其状态依然分散，因此其具有动力稳定性的特点。

憎水胶体稳定性的双电层理论是由Der jaguin. Landau、 Verway 和0verbeek发 展 的，因 此 称 为DLVO理论。DLVO理论认为：由于胶体所带的电荷，使颗粒间产生电斥力作用，因而保持稳定。与斥力对应的还普遍存在一个范德华型的引力作用。当斥力减小到某一程度，以致范德华引力占优势时，胶体就失去了稳定性，称为脱稳。脱稳的胶体颗粒会在互相碰撞后形成一种聚集体，形成聚集体的过程称为絮凝。

在絮凝的过程中，可以发现水中的胶体颗粒呈现逐渐消失的状态，随之会出现越来越多的大颗粒物质。针对这些大颗粒物质，当颗粒不在运动和变化的情况下，可继续采用搅拌的方式，从而使得这些大颗粒物质被动形成絮体。水处理中称这种絮凝过程为容积絮凝(volume flocculation)，在有效地控制沉降的速度同时，能够进一步保证胶体能够从水中分离出来，达到理想化的效果[4]。

4.4 化学强化生物除磷污水处理工艺

污水处理过程中，磷污染占比较为严重，因此必须对磷污染问题予以充分的重视，在加大控制力度和研究力度的同时，严格规范磷污染的排放。化学强化生物除磷污水处理工艺以除去污水中有机污染物以及各种形态的磷为主，此污水处理工艺将化学除磷和生物除磷进行了有机的结合，使污水处理系统工作可以进行更加高效的除磷，通过化学除磷消除。

但是，该技术对操作具有严格的要求和标准，要求工作人员的专业性，以及设备的专业性，可以更好地解决现阶段我国的污水水质分析问题，切实地满足除磷的相关要求。与此同时，在污水除磷的过程中，任何一个流程和步骤都有其相应的规定，整个流程提现的规范性较高。

首先，需要将溶解性含磷(磷酸盐)物质，通过一定的工序转化为不溶性的悬浮(颗粒)性形态，以便于后期工作的开展，然后通过悬浮(颗粒)固体的去除，达到处理磷污水问题[5]。

其次，在此过程中，磷酸盐发挥着重要的作用，可以通过与磷酸盐结合去除磷杂质，实现科学、彻底地除磷，包括富磷的生物固体和难溶金属磷酸盐化学沉淀。

在这些含磷固体的物理去除以及随后的处理过程中，必须综合分析和考虑到磷的二次污染问题，从而最大程度地减少和避免磷又回流到污水处理工段，因此，必须对这一流程予以充分的重视，并进行严格的把控，保证磷的深度溶解和释放。

除此之外，还可以通过利用化学药剂的方式达到污水水质分析和净化的目的。化学除磷的基本原理是通过添加所需的化学药剂，同时注重化学药剂的类型，形成不溶性磷酸盐沉淀物，通过固液分离的方式将其去除。

现阶段，在化学除磷过程中，常用的金属盐主要有钙盐、铁盐和铝盐。最常用的是石灰(Ca(OH)2)、硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、铝酸钠(NaA1O2)、三氯化铁(FeCl3)、硫酸亚铁(FeSO4)和氯化亚铁(FeCl2)。在磷发生化学反应的过程中，流程具有一定的复杂性，主要分为沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离四个步骤，且每一个过程之间的联系性较强。在除磷的过程中，其沉淀反应和凝聚反应具有快速的特点，且这两个过程是同时发生的，大大加剧了过程的难度性。与沉淀有关的溶解磷主要是正磷酸盐，通过投加金属盐，可转化为低溶解度的固体。这些非常小的粒子(小于1 μm的胶体)形成后，可迅速沉淀。在凝聚过程中，沉淀所形成的胶体和污水中原已存在的胶体凝聚为直径在10～15 μm范围内的主粒子。沉淀反应和凝聚过程在一个混合单元内进行，从而使得所利用的沉淀剂能够在第一时间内快速、有效、充分的混合[6]。

5 结语

综上所述，由于污染量的不断增加对环境造成了极为不利的影响，文章将从城市污水质量的影响因素及污水处理的现状作为出发点，简要地分析和阐述了化学强化处理下污水水质分析的问题，以及化学强化一级处理在污水处理中的应用，重点的对化学强化处理下污水水质分析展开了深入的研究。旨在通过加强对水质的分析和了解，进一步有针对性地提高处理技术和处理工艺，进一步解决污染问题，更好地保障人与社会、人与自然环境、自然环境与社会三者之间的和谐发展，这对于未来的可持续性发展有着积极的意义和深远的影响。