化学混凝处理工艺作为一项比较成熟的污水处理技术，广泛应用于生活污水、化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中，目前也逐步开始应用于污染地表水的处理中。化学混凝技术的处理对象主要是污水中无机或有机的难以生物降解的溶解物质或胶体，微小粒径的悬浮物或胶体。本文研究的原水来自于人工湿地，在此人工湿地运行过程中，因湿地进水为河水、村宅生活污水，进水含有大量不易降解的SS和胶体物质，常造成湿地堵塞[1～3]。为解决此问题，运行管理方决定对湿地进水增加混凝预处理工艺，降低进水中的SS和难降解污染物，减少湿地堵塞的发生，提高后续湿地的处理能力。
试验选取该人工湿地进水中的河水和生活污水进行混凝预处理试验，在不改变原水pH值的条件下，选用无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC)与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM复配使用，以考察混凝预处理对进水中主要污染物的去除效果，并找出最佳的投药量，为该人工湿地预处理药剂的选择和工艺设计提供参考。
1 材料与方法
1.1 原水水质
该人工湿地为水平潜流湿地，处理量平均为4000m3/d。连续5天对人工湿地的不同进水水源，某一河水和村宅生活污水取样进行混凝试验。试验期间原水水质情况如下表1所示。
1.2 试验方法
试验采用MY-6000型六联搅拌仪进行室内烧杯试验。试验中，为确保混凝过程有一个合适的水力条件，反复计算G和Gt值后，根据试验中的搅拌速度和搅拌时间模拟现场实际的混凝过程。混凝剂投加模拟：搅拌仪转速350r.min-1、搅拌时间10s；助凝剂投加模拟：搅拌仪转速350r.min-1、搅拌时间50s，拟采用泵前投加；混合反应池采用三段式平行折板反应池，混凝剂与原水混合的絮凝初期和絮凝中期模拟：搅拌仪转速为60r.min-1、搅拌时间10min，使得微絮粒充分碰撞形成大的絮体；絮凝后期：停止搅拌，静止30min，取澄清后的上清液进行测试。试验数据均为多次试验的平均值。
1.3 药剂
混凝剂PAC，投加浓度分别为8mg.L-1、16mg.L-1、24mg.L-1、32mg.L-1、40mg.L-1、48mg.L-1。助凝剂PAM，配置成0.1%溶液，投加浓度为0.3mg.L-1。
1.4 测试指标与方法
水温与溶解氧采用YSIDO200便携式溶氧仪测定，COD采用HACH试剂测定，TP、SS采用国家标准方法测定。
2 结果与分析
2.1 对SS的去除效果
不同PAC投加量下，复合絮凝剂对SS的去除效果如图1、2所示。随着PAC投加量的增加，污水中SS去除率逐步提高，投加PAC和PAM复合絮凝剂对河水和生活污水中SS的去除效果较好。试验中可清晰地观察到，随着投加量的增加，水中絮凝形成的矾花由极小状逐渐变为较小，再变为较多较大，混凝后的上清液也由较混浊状逐步变为较澄清和澄清。
对于河水而言，当PAC投加量为24mg/L，出水中的SS已经达到了城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准(标准值为20mg/L)，此时的SS平均去除率为65%，当PAC投加量增加到40mg/L时，SS平均去除率已经达到了92%，再增加混凝剂用量，SS去除率不再有明显提高。对于生活污水而言，当PAC投加量为16mg/L时，即可满足出水一级B的要求，此时的SS平均去除率为57%，当投加量增加到32mg/L时，SS平均去除率已经达到了86%。采用PAC与PAM复合絮凝剂，因PAM长链(线)状的分子结构和分子中含有大量活性基团，在一定程度上有利于促进絮体的形成，提高沉降速度，促进了PAC与水中胶体颗粒的反应。
2.2 对TP的去除效果
复合絮凝剂对河水和生活污水中TP的去除效果如图3、4所示。
由图3、4可以看出，随着PAC投加量的增加，污水中TP去除率逐步提高。当投加量为24mg/L时，河水中的TP去除率达到了41%，生活污水中的TP去除率达到了49%，当投加量增加到48mg/L时，河水中的TP去除率达到了60%，生活污水中的TP去除率达到了70%，此时，河水的混凝出水TP为1.6mg/L，生活污水的混凝出水TP为0.8mg/L，此时的出水中TP含量仍然较高。可能的原因是进水中正磷酸盐含量占TP的80%左右，随着PAC投加量的增大，水中的AL3+与TP中的正磷酸盐生成更多的沉淀，当正磷酸盐基本被去除后，再增加投药量，TP中的聚合磷酸盐和有机磷并不能通过沉淀去除，因而去除效果不再明显。
2.3 对COD的去除效果
试验期间，河水的COD为102～146mg/L，生活污水的COD为35～88mg/L。投加PAC与PAM复合絮凝剂后，出水中COD下降明显，如图5、6所示。当投加量为24mg/L时，河水的COD平均去除率达到36%，出水COD为77mg/L，生活污水中的COD平均去除率达到44%，出水为33mg/L，已经达到了一级B标准(GB为60mg/L)；之后，当投加量增加到48mg/L时，河水的COD平均去除率达到46%，生活污水中的COD平均去除率达到55%，再增加PAC投加量，因原水中COD浓度不高，COD去除效率增加不明显。在有机物的去除过程中，PAM本身为有机物，能溶于水，投量过多，会使有机物含量增加，投加量不宜过大。
2.4 经济性分析
采用PAC与PAM复合絮凝剂作为人工湿地进水混凝预处理药剂，其经济性分析主要从药品的价格、处理时的投药量及后期运行维护费用等方面来考虑的。目前市场上PAC的价格约为1500元/t，PAM的价格为20000元/t，根据混凝试验的结果，当PAC投加量为24mg/L时，出水中的SS能达到一级B标准，当PAC投加量达到40mg/L时，出水中的TP仍不能达到一级B标准，当投加量达到24mg/L时，出水中COD已经达到了一级B标准。人工湿地进水量以4000t/d计算，当PAC投加量为24mg/L，PAM为0.3mg/L时，复合絮凝剂的年药剂费用为6.2万元。
3 结论
采用PAC与PAM复合絮凝剂强化混凝预处理人工湿地能有效降低进水中的SS、TP和COD。在投加量为24mg/L时，对河水和生活污水的SS去除率分别达到了65%、69%，对TP的去除率达到了41%、49%，对COD的去除率达到了36%、44%。出水中的SS、COD分别达到了城镇污水处理厂污染物排放一级B标准要求，在相同投加剂量情况下，因进水中TP含量太高，出水中TP不能达到一级B标准要求，当进水中TP含量降低时，在此投加量下，出水中TP能达到一级B标准。在PAC投加量为24mg/L、PAM投加量为0.3mg/L时，人工湿地混凝处理的年药剂费为6.2万元。综合考虑混凝剂的投加成本与将来工程的运行费用，PAC与PAM的投加量以不超过24mg/L、0.3mg/L为宜。
