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高效沉淀池混凝剂应用现状研究

文档作者：韩新盛李永刚靳千千郑世超文档来源：北京兴源水务有限公司		更新日期： 2026年05月30日	点击数：
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理论创新《资源节约与环保》　2023 年第１1期
高效沉淀池混凝剂应用现状研究
韩新盛　李永刚　靳千千　郑世超
（北京兴源水务有限公司　北京　102600）
摘要：高速发展的经济和愈发集中的人口，
使我国不得不对污水处理厂出水水质提出更高的
要求。高效沉淀池以其占地面积小、处理效率高、
适用范围广、出水水质高等优点备受关注，而混
凝剂的选用对高效沉淀池的处理性能具有非常重
要的影响。本文对高效沉淀池无机低分子、无机
高分子和有机高分子混凝剂进行了详细的整理与
分析，系统地分析了各种混凝剂的特点和原理，
并针对高效沉淀池混凝剂未来的发展方向给予展
望，以期待能为我国高效沉淀池混凝剂的发展与
应用提供理论参考。
关键词：高效沉淀池；混凝剂；工艺原理；
提标改造
引言
中国的经济高速发展带来的城镇化和工业化
使得人口在城镇的部分区域愈发集中，城镇用水
紧张、水资源污染和环境污染等一系列问题也随
之而来。作为地区水资源开发、利用系统中不可
缺少的一环，污水处理厂的污水处理能力受到的
关注愈来愈多。国家的《水污染防治行动计划》
规定现有的或是即将建设的城镇污水处理设施于
2020 年底前到达相应排放标准或再生利用要求，
重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域等敏感
区域和新建的《城镇污水处理厂污染物排放标准》
(GB18918—2002) 中的一级A 标准[1]。目前，我
国城市( 镇) 污水处理厂常用的传统活性污泥法
(CAS)、A/O 工艺、A2/O 工艺、氧化沟(OD) 工艺、
SBR 及其改良工艺等已经很难达到GB18918—
2002 中的一级A 标准。本文从高效沉淀池入手，
通过分析其工作原理探究混凝剂在污水处理中的
作用，以及其对今后污水处理厂高效沉淀池运行
的借鉴、创新、发展具有的重要意义。
1 高效沉淀池的作用及原理
1.1 高效沉淀池的作用
我国城镇污水处理厂普遍采用的CAS、A2/O、
MBR 等处理工艺经过长久的发展已经非常成熟，
在实际运行过程中污水处理性能稳定，能够去除
废水中40%～60% 的色度，80%～90% 的BOD5
和90% 以上的化学需氧量(COD)，且能够同步进
行脱氮除磷，但想要进一步提高出水的有机物去
除率和脱氮除磷率就会非常困难[2][3]。因此, 原污
水处理厂和即将投建的污水处理厂有必要引入先
进的物理化学工艺处理二次废水，以应对新排放
标准中更加严格的BOD5、SS、TN、NH3-N、TP
等指标。GB18918—2002 一级A 标准和一级B 标
准部分的水质指标如表1 所示。
表1　GB18918—2002 中一级A 标准和
一级B 标准部分排放指标
排放指标一级A 标准（mg/L） 一级B 标准（mg/L）
COD 50 60
BOD5 10 20
SS 10 20
动植物油1 3
石油类1 3
阴离子表面活性剂0.5 1
TN（以N 记） 15 20
NH3-N（以N 记） 5（8） 8 （15）
TP 0.5 1
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常用的高级处理工艺主要集中在成熟的混
凝沉淀- 过滤上，通过混凝沉淀降低原水各种
高分子有机物、浊度、部分重金属、色度等，
但污水中低浓度的胶体和动物浮游物使凝结过
程中形成的絮凝物沉淀性能有限，无法满足污
水深度处理的需要[3]。法国Degremont 公司发现，
在高效沉淀池中添加高分子絮凝剂聚丙烯酰胺
(PAM) 能使沉淀池形成具有良好沉淀性能的絮凝
物，污水的COD、SS 和TP 去除率得以提高。
该处理过程在之后的应用中逐渐发展完善，加在
污水处理工艺末端能够显著降低污水中COD 和
BOD、SS、氮、磷及其他盐类的浓度。而国内
污水处理厂通常是通过增设高效沉淀池以及配
套工艺，增加污水中SS 的去除率，达到提高出
水水质的目的。SS 主要是由活性污泥的絮凝体
构成，絮凝体通常会带有30%～75% 的BOD5、
8%～10% 的TN 以及3%～6% 的TP，因此在深
度处理中提高SS 去除率的同时也会降低出水的
其他指标[2]。高效沉淀池不但具有处理效率高、
占地面积小、工程投资费用低等特点，而且适
用于各种水质，不受温度、pH、溶解氧含量的
影响，针对水质水量突发性的变化也能及时做
出应对措施，保证出水水质达标。某工业园区
污水处理厂食品加工、电子、云母加工等工业
废水占85%，扩建及提标改造增加了高效沉淀
池等工艺后，出水COD 和氨氮达到《湖南省城
镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB43/
T1546—2018）二级标准，其他指标均达到了
GB18918—2002 一级A 排放标准[4]。
1.2 高效沉淀池的工作原理
高效沉淀池的工作原理和工艺流程如图1
所示。
高效沉淀池由快速搅拌区( 混凝区)、慢速
搅拌区( 絮凝区)、反应池( 预沉淀区)、斜管沉
淀区、出水渠、污泥回流系统和剩余污泥排泥系
统组成。高效沉淀池进水在快速搅拌区与混凝剂
混合，使细散颗粒和胶体物质脱稳，经叶轮推流
搅拌完成快速凝聚反应，结成较小的絮凝体，接
着流动到慢速搅拌区后与絮凝剂混合获得大量高
密度均质的矾花。随后在反应池内的絮体会相互
接触碰撞形成较大的絮凝颗粒，这些絮凝颗粒在
重力作用下沉降至反应池底端，剩余的絮体通过
自下而上的斜管沉淀区接触、凝结成絮凝颗粒，
并在重力的作用下完成沉淀[5]。澄清的出水经斜
管上部由出水渠流出，而沉淀形成的污泥由中心
传动刮泥机刮至底部集泥斗形成浓缩污泥，一部
分浓缩污泥经污泥回流系统进入快速搅拌区以循
环利用，其余的浓缩污泥作为剩余污泥经排泥系
统排出至污泥处置系统，与生化系统产生的剩余
污泥一并脱水处理。
2 高效沉淀池混凝剂的应用
在污水处理领域，混凝剂常用来强化固液分
离，能够在强化污水初次沉淀、浮选处理、活性
污泥法之后的二次沉淀方面发挥重要作用，也常
图1　高效沉淀池的工作原理示意图(a) 和工艺流程图(b)
进水
混凝剂
（b）
絮凝剂
回流污泥
快速搅拌区
（混凝区）
慢速搅拌区
（絮凝区）
反应池
（预沉淀区）
污泥回流泵
污泥处置系统
底部刮泥机底部刮泥机
斜管沉淀区
出水渠出水
出水
（a）
快速搅拌区
（混凝区）
慢速搅拌区
（絮凝区）
反应池
（预沉淀区）
污泥回流系统剩余污泥排泥系统
斜管沉淀区
出水渠
进水 出水
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用于污水三级处理或深度处理过程中以达到去除
污水SS、TP、微生物、病原菌、乳化油、重金
属离子等污染物的目的。常用的混凝剂可分为无
机混凝剂、有机高分子混凝剂和微生物混凝剂。
无机混凝剂又分为无机低分子混凝剂，如硫酸铝
和三氯化铁；无机高分子混凝剂，如聚合氯化铝
（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）。有机高分子混
凝剂则以PAM 为代表，它能适用多种絮凝对象，
应用较为广泛。微生物絮凝剂则是利用生物技术
从微生物或其分泌物中提取、纯化得到的一种安
全、高效、能自然降解的新型水处理剂，已发现
具有絮凝性的微生物在17 种以上，包括霉菌、
细菌、放线菌和酵母菌等。目前，国内高效沉淀
池常用的混凝剂为无机混凝剂和有机高分子混
凝剂。
2.1 无机低分子混凝剂
无机低分子絮凝剂具有经济实惠、用法简单
等优点。硫酸铝是废水处理中使用较多的混凝剂
之一，运输方便、操作简单、混凝效果好，但极
易受温度影响，水温低时硫酸铝水解困难，形成
的絮体较松散，混凝效果变差。慈溪市东部污水
处理厂处理规模为10 万m3/d，分2 期建设，污
水主要由40% 的工业废水和60% 的生活污水组
成，工业企业排水成分复杂，污水处理厂经常面
临无规律的进水冲击负荷[6]。而出水执行的是浙
江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》
(DB 33/2169—2018)，出水TP 要求小于0.3 mg/L，
为此高效沉淀池投加的硫酸铝通常维持在较高的
水平。而为了实现精确加药，降低药剂消耗量，
提高污水处理厂的运行效率，陈珺等[6] 针对硫酸
铝的除磷机理展开研究，发现化学除磷新机理的
关键之处在与金属水合氧化物(HMO) 与磷酸盐的
相互作用，一方面HMO 的老化程度越高磷酸盐
扩散就越困难，另一方面混合速度越快HMO 上
较多的“表面位点”越容易与磷酸盐的表面进行
络合反应。基于此新机理，陈珺等[6] 建立了在线分
析仪和加药泵、控制器的智能化管理控制系统进行
实时控制，使出水磷酸盐始终要设定的0.18 mg/L
附近波动，基本实现了精确加药的目的，并使硫
酸铝平均投加浓度降低了26%，药剂消耗量降低
了32%。
传统铁盐混凝剂中只有三氯化铁在实际生
产中使用的相对较多，但生产成本高、价格昂贵，
且受氯气货源限制导致产品有限[7]。此外，三氯
化铁无论是液体状态还是固体状态都存在运输
困难和储存困难的问题，在污水处理厂使用过
程中存在着诸多不便。何亮亮等[8] 针对三氯化
铁在废水中絮凝性能的研究中发现，它在处理
含磷模拟废水的实际投加量是理论值的3 倍，
在处理其他含重金属模拟废水时最佳的加药量
为40mg/L。
2.2 无机高分子混凝剂
无机高分子混凝剂是基于传统铝盐、铁盐的
基础上发展起来的一种新型的污水处理混凝剂，
价格低廉且凝聚性能较好、密集度高、沉降速度
快、适用pH 范围广[7]。相比于传统铝盐、铁
盐，无机高分子混凝剂在储存、运输、使用等方
面也更加便捷安全，其中具有代表性的就是PAC
和PFS。
PAC 是一种应用很广的水处理剂。目前，一
致认同的混凝机理为PAC 中的Al( Ⅲ ) 盐水解—
聚合产物对其进行电性中和、脱稳和吸附架桥作
用生成粗颗粒絮凝体对污水中胶体颗粒或胶体污
染物进行混凝去除。PAC 在污水处理中的作用可
归纳为3 点，即①对污水中胶体颗粒污染物进行
电性中和、脱稳的凝聚作用；②已凝聚的次生粗
大颗粒进行吸附架桥的絮凝作用；③通过吸附和
络合作用去除污水中游离的有害离子[9]。
PFS 在污水处理中的应用也较为广泛，它主
要的混凝机理可以归结为压缩双电子层作用、吸
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附和电荷中和作用、网捕作用以及吸附架桥作用。
其中，压缩双电层作用是指当同号电荷胶粒之间
存在的静电斥力其大于胶体的布朗运动动能时，
就会导致胶体长期稳定、旧置不沉，向溶液中投
加PFS 会增大溶液主体中的离子强度，使胶团
的扩散层受压变薄，排斥势能低至不能阻碍胶
粒互相聚集时便转变成了脱稳状态，直至扩散层
极致压缩时胶体的相互碰撞便能促进凝聚；吸附
和电荷中和作用是指当投加的PFS 在一定条件
下水解成类似于双亲分子的络离子和多核络离子
时，这些离子会进入到固液界面被电位离子吸附
并中和ζ 电位，致使胶体脱稳；网捕作用是指
水中的胶粒和细微悬浮物常会被加药所形成的沉
淀捕抓，如若沉淀物带正电荷就能更快地网捕废
水中带负电荷的胶体了；吸附、架桥作用是指具
有先行结构的聚铁高聚物能以搭桥的方式吸附、
链接两个相距较远的胶粒，形成微粒—高分子—
微粒的结构，同时各个高分子相互搭接形成更大
的絮体而沉降[10]。
2.3 有机高分子混凝剂
人工合成的有机高分子混凝剂在污水处理中
应用广泛，其中非常具有代表性的是PAM，它
是水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，按
离子特性分别有非离子、阴离子、阳离子、两性
型4 种类型，常作为助凝剂、絮凝剂和污泥脱水
剂使用。由于PAM 具有长链( 线) 状的分子结构
并含有大量的活性基团，在污水处理中常通过吸
附架桥作用、吸附—电性中和作用和网捕—卷扫
作用起到絮凝作用，清除污水中的杂质，达到水
质净化的目的[11]。
而在污水处理过程中，PAM 常常作为助凝
剂与无机高分子混凝剂(PAC、PFS 等) 组合使
用，以达到更好净水效果。莫碧琴等[12] 在研究
海产品加工高磷废水处理时发现，加工废水含
磷成分以焦磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐为
主，极难处理且直接加PAC 成本较高。但若与
PAM 组合使用，仅需要0.5g/L 的PAC 和0.05g/L
的PAM 就可实现经济高效的除磷效果。关晓楠[13]
在研究煤化工循环水排污水处理工艺时发现，采
用投加PFS 和PAM 的高效沉淀池具有较强的抗
冲击能力，处理结束后水质表现状态高度稳定，
综合性技术效果状态良好，且能获取良好的经济
效益。
结语
经济高速发展和人口愈发集中对我国污水处
理厂出水水质提出了更高的要求，高效沉淀池以
其占地面积小、处理效率高、适用范围广、出水
水质高等优点在深度处理工艺中备受青睐。混凝
剂的选用对高效沉淀池的出水水质起着至关重要
的作用，能够有效降低污水中的SS、胶体污染物、
TP 等指标，选择恰当的混凝剂不但能够有效提
高出水水质以达到GB18918—2002 一级A标准，
还能够获得良好的经济效益。
由于我国高效沉淀池工艺起步相对较晚，在
混凝剂的选用和使用方面仍有许多问题亟需去研
究和探讨，以应对各种污水处理厂深度处理的需
要。一是针对混凝剂改性方面的研究，通过改性
提高絮凝吸附性能、降低沉淀时间或是有针对性
地提高对某种污染物的吸附能力；二是更改使用
方法，如在混凝区和絮凝区之间投加磁介质以提
高泥水分离效率，或是在沉淀区投加活性炭粉末
以吸附去除难溶性的COD，稳定或提升出水水质。
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作者简介
韩新盛（1982—），男，汉族，辽宁大连人，
硕士研究生，高级工程师，主要研究方向为水生
态环境保护及污水再生利用。
结语
校园环境噪声是影响学校教学运行的一个
重要因素，本研究通过对校园环境功能化区域
及学校活动条件等多方面综合设计，制定8 个
监测点来监测校园噪声污染情况，分析探究噪
声污染干扰影响因素，从根本上提出可实施性
建设性的对策控制校园噪声，优化校园环境，
创造美好校园，以期为其他学校的校园环境噪
声控制提供指导意义。
参考文献
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作者简介
张卫丽（1988—），女，汉族，湖南祁阳人，
硕士，专任教师，主讲《分析化学》《环境监测》
等课程，主要研究方向为化学与环境。
邓洪秀（1980—），女，汉族，广东茂名人，
硕士，专任教师，高校讲师，主讲《环境监测》《污
水处理项目调试与运行管理》和《给排生化技术》
等课程，主要从事一线职业教育教学工作。
（上接第65 页）

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