摘要：通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了聚合硫酸鐵作為絮凝劑對(duì)降低活性污泥指數(shù)以及曝氣池出水化學(xué)需氧量的作用，并從作用機(jī)理給予詳細(xì)解釋。該法不需要增加任何設(shè)備、設(shè)施，對(duì)改善出水水質(zhì)，經(jīng)濟(jì)、合理、可行。
在廢水處理領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外雖然也推出了一些新工藝，新方法，但是，改用新工藝，往往存在投資大，轉(zhuǎn)型難的問(wèn)題。因此，焦化行業(yè)目前仍普遍采用活性污泥法生化二級(jí)處理工業(yè)污水。在生化污水處理過(guò)程中，由于受進(jìn)水水質(zhì)及現(xiàn)有的工藝控制水平限制，普遍存在活性污泥指數(shù)SVI值偏高，活性污泥濃度較低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹的問(wèn)題，影響污水處理效果。曝氣池出水COD經(jīng)常大于100mg/l，超出國(guó)標(biāo)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水體造成污染。
為了在舊在的設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)上解決這類(lèi)問(wèn)題，宣鋼焦化廠選定聚合硫酸鐵（PFS）作為絮凝劑，對(duì)其降低活性污泥指數(shù)，降低出水COD所起的作用進(jìn)行了詳細(xì)地實(shí)驗(yàn)室研究，并從機(jī)理上給予詳盡解釋。證實(shí)了聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化行業(yè)廢水中應(yīng)用的可行性。
1、河南億興聚合硫酸鐵的制備
因?yàn)槭菍?shí)驗(yàn)室制備聚合硫酸鐵，所以，采用滴加過(guò)氧化氫代替鼓空氣氧化硫酸亞鐵與硫酸的混合液的方法。反應(yīng)的關(guān)鍵是控制好硫酸亞鐵與硫酸的混合比例、反應(yīng)溫度、時(shí)間等參數(shù)。制得的聚合硫酸鐵為紅棕色粘稠狀液體。
2、作用機(jī)理
聚合硫酸鐵為三價(jià)鐵離子的水解產(chǎn)物進(jìn)一步脫水縮合而得，其可能的聚合形式多種多樣，但歸納為一點(diǎn)，通過(guò)聚合，可以得到荷電量較多、分子量較大的產(chǎn)物。其作為絮凝劑使用，一方面可以中和廢水中顆粒的表面電荷，使顆粒失穩(wěn)而聚集，絮凝成較大粒子而易于沉淀；另一方面還可以起到顆粒間的橋連作用。當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的顆粒沿分子伸長(zhǎng)方向同時(shí)吸附在同一聚合硫酸鐵分子上時(shí)，則顆粒間形成橋連。在絮凝過(guò)程中，橋連的顆粒與另一橋連的顆粒纏繞在一起，使生成的三維顆粒逐漸長(zhǎng)大，而易于沉淀。
聚合硫酸鐵較好的絮凝效果，已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。將其應(yīng)用到活性污泥法處理焦化污水這一過(guò)程中，可以產(chǎn)生如下幾方面的作用：
（1）推流到吸附段的聚合硫酸鐵，可以中和細(xì)菌表面電荷。細(xì)菌表面電荷減少，微生物就會(huì)形成細(xì)胞外聚合物，然后將菌體封閉在粘層中。胞外聚合物和粘性物質(zhì)的存在，促使可通過(guò)重力沉淀的絮體粒子的生成和長(zhǎng)大。絮體顆粒的生成和長(zhǎng)大，意味著活性污泥濃度增加，對(duì)污水中酚、氰、COD、等有毒有害物質(zhì)的吸附能力增強(qiáng)，從而增加細(xì)胞外酶與有毒有害物質(zhì)的接觸機(jī)率，提高有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體及細(xì)胞組織的轉(zhuǎn)化率，活性污泥的處理能力得以提高。同時(shí)，生物絮體顆粒增加，污泥沉降性能好，表征污泥沉降性能的SVI值降低也在情理之中。
（2）聚合硫酸鐵的作用，還可以使曝氣池進(jìn)水中的部分有毒有害物質(zhì)的懸浮狀及膠體顆粒失穩(wěn)，從而易于被生物絮體吸附轉(zhuǎn)化。
（3）COD的去除過(guò)程，主要是生物絮體中的以細(xì)菌為主體的微生物對(duì)進(jìn)水中不可沉淀的膠體狀、懸浮狀和溶解性的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為各種氣體及細(xì)胞組織的過(guò)程。在實(shí)際運(yùn)行中，該過(guò)程的表現(xiàn)形式是多種多樣的。因此，在出水中往往還含有如下一些有機(jī)物組份：
A、生物處理過(guò)程中剩余的有機(jī)物。
B、在廢水降解過(guò)程中產(chǎn)生，在沉淀池中未被分離出來(lái)的生物固體。其中以細(xì)胞組織為主。
C、在廢物降解過(guò)程中，以中間產(chǎn)物形式出現(xiàn)的有機(jī)物。
D、細(xì)胞衰減或分解產(chǎn)物。
E、在處理過(guò)程中，未被處理及分離的膠態(tài)有機(jī)物。
F、不能生物降解的有機(jī)物。
G、生物降解過(guò)程中的副產(chǎn)物。
不加聚合硫酸鐵之前，上述這些物質(zhì)在出水中部分以膠體或懸浮狀固體出現(xiàn)，這就是出水濁度較高的原因。投加聚合硫酸鐵后，大部分膠體或懸浮狀固體產(chǎn)生絮凝作用，隨生物絮體一同沉淀下來(lái)，水變澄清了。這是其一，更重要的是，上述這些物質(zhì)大部分在出水中表現(xiàn)為COD，投加聚合硫酸鐵后，其中懸浮狀或膠體狀固體物質(zhì)絮凝沉降下來(lái)，出水中COD就降低了。
聚合硫酸鐵的加入，還可以補(bǔ)充細(xì)胞合成所需要的元素鐵，從而改善生物的生長(zhǎng)條件。
4、結(jié)論
聚合硫酸鐵對(duì)提高活性污泥沉降性能，降低曝氣池出水COD是明顯有效的。
聚合硫酸鐵作為絮凝劑還有其它方面的優(yōu)點(diǎn)：
（1）原料來(lái)源廣泛，制備方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。
（2）鐵元素為生物生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)元素。一般情況下，干污泥中三氧化二鐵含量約占1%。投加聚合硫酸鐵可以改善微生物的生長(zhǎng)條件，但不會(huì)對(duì)出水造成二次污染。
（3）不需要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行更新改造，投資費(fèi)用少。
因此，盡管具體使用時(shí)，對(duì)較佳投加方式，較佳投加量，較佳絮凝時(shí)間、較佳絮凝效果以及它們與進(jìn)水水質(zhì)的關(guān)系等還需要進(jìn)一步研究， 但是，我們?nèi)钥梢钥隙ǖ卣f(shuō)，投加聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化污水中應(yīng)用，投資少，見(jiàn)效快，可收到明顯的環(huán)境效益和社會(huì)效益，具有普遍的推廣及應(yīng)用價(jià)值。
