实验背景
在2023年12月，技术部团队在鄞州C区进行了铬双氧水工艺的调试和运行，持续了一周时间。在结束调试后，我们在铬二沉淀池中观察到边缘出现了白色的垢（如下图所示），初步推测可能是硫酸钙沉淀。为了解决这一现象，钱领导提出采用投加生化污泥的方法来减缓铬水结垢问题。
实验目的
探讨生化污泥对延缓铬一出水结垢的影响。
实验思路
将生化污泥和铬一出水按照体积比为1：10混合，然后将一张表面粗糙的塑料卡片放置在烧杯壁上。同时，使用铬一出水替代生化污泥作为对照组。经过一天的搅拌后，对两组进行换水处理，然后重复上述过程一段时间，每天观察并比较卡片表面的结垢情况。
实验水样及药剂
C区生化沉淀池的回流污泥（SV30=60%）静置30min后，将上清液过滤掉，留下剩余的污泥作为生化污泥；铬一出水取自C区铬三絮凝池前端。
实验内容
首先，将两个1L的烧杯分别标记为①和③，再向其中各加入900mL的铬一出水。随后，在①和③中分别加入90mL的铬一出水和生化污泥。接着，将一张表面粗糙的塑料卡片放置在烧杯壁上。完成准备工作后，以每分钟200到250转的速度搅拌24h，然后停止搅拌，让其静置30分钟。在滤掉890mL上清液后，再向烧杯中加入相同体积的铬一出水，继续搅拌24h。实验结束后，观察比较两个烧杯和塑料卡片上的结垢情况。为了减小加入生化污泥后对铬水的影响，特意设置了②组。在这个组中，除了生化污泥曾与铬水混合过一次之外，其余操作和另外两组完全相同。
实验结果与讨论
反应过程中烧杯中的结垢情况如下图2所示。从阶段Ⅰ到Ⅲ，明显可以看出，在对照组①中，水样变得浑浊，出现大量沉淀，且沉降性能较差（经过40min静置后，上层水样仍然保持浑浊状态）。相比之下，在实验组②和③中，没有明显的沉淀生成，且生化污泥的沉降性能表现良好。第一天结束后为了更换水，倒掉了890mL的上清液。这个时候（阶段Ⅳ），我们可以更清楚地观察到烧杯壁上的结垢情况。在第①组中，烧杯壁上有白色的垢痕，特别是在水面附近这一圈非常明显。这是因为这部分水蒸发较快，流速也较高，因此硫酸钙容易结晶。而在第②和第③组中，烧杯壁上相对清澈，与水面接触的一圈上面附着的是生化污泥。第二天运行结束后，结垢情况与第一天几乎没有区别，只不过变得更加严重了一些。
为了直观地对比不同组的结垢情况，本实验将表面比较粗糙的塑料卡片置于水样中，具体情况如下图3所示。从结果可以看出，在仅有铬一出水的对照组①中，经过24h的搅拌后，卡片表面已经形成一层垢，其中大部分为白色沉淀，仅有极小部分为绿色沉淀。换水后继续搅拌24h后，对照组①的卡片上垢层迅速增厚，速度比第一天快。而在含有生化污泥的实验组②和③中，经过48h的搅拌后，卡片整体上仍保持透明，仅边缘略有少量污泥和表面留有少许垢痕。以上结果表明，生化污泥的加入可以明显延缓铬一出水中的垢的形成。这可能是因为生物膜吸附了硫酸钙离子，改变了晶体的生长速率和形态，从而影响了结垢的形成过程。
根据铬一出水中含有大量钙离子和硫酸根离子，推测上述实验产生的白垢主要是硫酸钙沉淀。因此，在该沉淀表面投加适量盐酸后，观察未见明显气泡产生，且沉淀未溶解（https://easylink.cc/6t7gww），这说明该沉淀不是碳酸钙，而是硫酸钙。
为了尽量模拟现场的环境，第一天结束后更换的铬一出水是重新取的。为了取新一批的铬一出水，必须倒掉前一天剩余的水。在这个过程中，发现水桶底部有大量绿色沉淀，并且水面覆盖着一层薄膜，如下图4a所示。这表明在静置条件下，铬一出水也会缓慢结垢。为了更好的展示前后差异，将水桶中的水倒掉并清洗干净，然后重新取适量的铬一出水，如下图4b所示。同样，经过一天的静置后观察结垢情况，表面仍有一层薄膜，但生成的沉淀较少，如下图c所示。实验结束后，倒掉水样后（很可能没有冲洗），第二天早上发现底部有明显的白垢，可能是由于表面积较大，水蒸发后导致硫酸钙结晶析出，如下图4d所示。
综上所述，生化污泥能显著延缓铬一出水结垢，可直接应用于现场。另外，需要注意的是，在小试过程中，静置后上层可能会出现轻微跑泥现象，在实际应用中可以适量投加PAC，以确保出水各项指标均符合标准要求。