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濾池反沖洗廢水直接回用強化混凝效果

濾池反沖洗廢水直接回用強化混凝效果

2022-06-10 16:34:29 4

  凈水廠每天會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水,包括沉淀池的排泥水和濾池的反沖洗水,約占水廠供水量的3%~10%,目前對于這部分生產(chǎn)廢水或直接排放或經(jīng)過處理后再回用。有研究表明,這些廢水中富集了大量的天然有機物和病原微生物等有害物質,直接回用可能對后續(xù)水處理工藝水質帶來影響。但同時這些廢水中還含有大量脫穩(wěn)顆粒、聚合膠體及未反應的混凝劑,合理回用生產(chǎn)廢水可提高混凝效果。

  本文通過混凝攪拌小試試驗,在不同回流比及混凝劑投加量下,研究了砂濾池反沖洗廢水直接回用對出水水質的影響,考察了濾池反沖洗廢水直接回用強化混凝的效果,為水廠的給水工藝改造和成本管理提供技術參考。

  1.試驗部分

  1.1 試驗條件

  試驗在南方某水廠內進行,該水廠以東江水為原水,其工藝流程見圖1。

污水處理設備__全康環(huán)保QKEP

  該水廠以砂濾池濾后水為反沖洗用水,反沖洗過程包括氣沖、氣水混沖和水沖三個階段。其中濾池反沖洗周期為38h,氣沖時間4min,強度為20.5L/(m2?s);氣水混沖時間6min,氣沖強度為20.5L/(m2?s),水沖強度為5L/(m2?s);水沖時間4min,水沖強度為5L/(m2?s),在水沖階段設表面掃洗,掃洗強度約為1.3~2.6L/(m2?s)。

  試驗在12月進行,水廠所用混凝劑為液體聚氯化鋁(PAC),試驗期間PAC的投加量為10~15mg/L。

  1.2 試驗方法

  取濾池反沖洗過程中氣水混沖階段的廢水和原水按照一定比例混合,作為試驗原水進行混凝攪拌試驗。試驗期間水廠原水、濾池反沖洗氣水混沖階段廢水的水質見表1。

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  混凝攪拌試驗在ZR4-6六聯(lián)混凝試驗攪拌機中進行,模擬水廠實際混凝沉淀參數(shù)分5個階段進行,最后取試驗杯上清液檢測相關水質指標,混凝試驗參數(shù)見表2。

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  1.3 檢測指標

  濁度:采用哈希2100N濁度儀進行測定。

  TOC:指水體中溶解性和懸浮性有機物含碳的總量,以碳的數(shù)量表示水中含有機物的總量,通過TOC儀進行檢測。

  CODMn:采用酸性高錳酸鉀滴定法進行測定。

  鋁:采用鉻天青S分光光度法進行測定。

  鐵:采用二氮雜菲分光光度法進行測定。

  錳:采用ThermoScientificXseriesⅡICP-MS進行測定。

  2.結果與討論

  2.1 對濁度的去除效果

  按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進行混凝攪拌試驗,取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗杯中上清液測定其濁度,結果如圖2所示。

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  反沖廢水的濁度接近700NTU,遠遠高于原水濁度,原因是在濾池反沖洗的氣水混沖階段,截留在濾層中的雜質在氣、水作用下被大量帶出,從而增加了水中濁度。從圖2可以看出,隨著進水回流比的增加,各進水的濁度也隨之增加,但是通過混凝沉淀后,出水濁度均明顯降低,且在相同PAC投加量下,隨著進水回流比的增加,出水濁度反而不斷減小,說明直接回用反沖廢水能夠實現(xiàn)強化混凝的效果。

  有研究表明,回用生產(chǎn)廢水實現(xiàn)強化混凝效果的機理主要在于其化學作用及物理作用,其中化學作用是指由于回用廢水中含有大量的金屬氫氧化物脫穩(wěn)膠體顆粒,使廢水中的膠體表面所帶電荷改變,產(chǎn)生靜電吸附及電性中和作用。而物理作用在于增加了原水中的膠體濃度,由混凝動力學可知,這可大大增加顆粒碰撞的幾率,使膠體易于凝聚,從而實現(xiàn)強化混凝的作用。

  試驗中針對三種不同PAC投加量的混凝沉淀出水濁度進行了研究。從提高水質方面考慮,若以混凝沉淀出水濁度在1NTU時認為濁度達標,在不回用反沖廢水的情況下,需要投加21mg/LPAC才能使出水濁度低于1NTU,大大提高了水廠的運行成本。而在直接回用濾池反沖廢水后,由于濁度的去除效果隨著回流比的增大而得到加強,在10%的回流比下,投加9mg/L的PAC已經(jīng)可以使出水濁度在1NTU左右,大大減少了混凝劑的投加量,在節(jié)約水資源、降低成本的同時能夠提高混凝沉淀后出水濁度的去除率。

  2.2 對有機物的去除效果

  按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進行混凝攪拌試驗,取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗杯中上清液測定其TOC和CODMn,結果如圖3、圖4所示。

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  從圖3和圖4可以看出,與濁度相似,各進水的TOC和CODMn隨著進水回流比的增加而逐漸增大。在通過混凝沉淀后,各水樣的TOC和CODMn均有一定的去除,而在相同PAC投加量下,盡管隨著進水回流比的增加,出水的TOC和CODMn有逐漸下降的趨勢,但濃度基本不變,在增大PAC的投加量后,對TOC和CODMn的去除效果有一定加強。其可能原因是,回用的反沖廢水中有大量的鋁鹽沉淀物,其強化混凝作用能夠有效去除水中的不溶性有機物,但對溶解性有機物的去除效果有限,回用反沖廢水后投加的PAC能夠更多的用于溶解性有機物的去除,因而對TOC和CODMn的去除有一定的強化作用。

  2.3 對金屬的去除效果

  按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進行混凝攪拌試驗,取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗杯中上清液測定其鋁和鐵,結果如圖5、圖6所示。

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  從圖5可以看出,在相同PAC投加量下,增大進水中反沖廢水的回流比能夠提高水中鋁的去除效果,但是提高PAC的投加量后,出水中的鋁濃度反而有所上升,說明使用聚氯化鋁作為混凝劑在一定程度上增加水中的鋁含量。從圖6可以看出,回用反沖廢水能夠降低進水中的鐵濃度,但在不同回流比及不同PAC投加量下,出水中的鐵濃度基本相同。

  2.4對微生物的控制效果

  按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進行混凝攪拌試驗,取混凝沉淀后各試驗杯中上清液,加入1.5mg/L(以有效氯計)次氯酸鈉反應1h,測定消毒前后的細菌總數(shù)和總大腸菌群,結果如表3所示。

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  從表3可以看出,反沖廢水的回用會導致混凝沉淀出水中的微生物數(shù)量上升,且隨著回流比的增加,微生物數(shù)量的增幅逐漸變大,當回流比為10%時,細菌總數(shù)最高增加了2倍,總大腸菌群最高增加了8倍,遠遠高于正常原水水質。

  模擬水廠清水池消毒過程對混凝沉淀出水投加次氯酸鈉進行消毒,結果發(fā)現(xiàn)各試驗水樣中均無檢出細菌總數(shù)和總大腸菌群,說明反沖廢水回用雖然會增加水中的微生物含量,但經(jīng)過水廠常規(guī)的消毒工藝處理后,能夠保證出水的生物安全性。同時發(fā)現(xiàn)雖然降低PAC投加量會影響混凝沉淀對微生物的去除效果,但經(jīng)過消毒后,仍然能夠保證水中的微生物被徹底殺滅,因而降低PAC投加量不會對出水生物風險造成影響。

  3.結論

  ①直接回用濾池反沖廢水能夠實現(xiàn)強化混凝的效果,在10%的回流比下,投加9mg/LPAC能夠使沉淀出水濁度降至1NTU,在提高出水水質的同時大大減少混凝劑的藥耗。

  ②回用反沖廢水后,其強化混凝作用能夠提高對水中不溶性有機物的去除能力,同時使投加的混凝劑更多的作用于不溶性有機物,從而提高了有機物的去除率。

 ?、刍赜梅礇_廢水后能夠減少混凝劑的投加量,降低了出水中鋁超標的風險,同時不會影響金屬鐵的去除,且在經(jīng)過常規(guī)消毒處理后能保證出水的生物安全性,有效地提高水廠出水水質,降低運行成本。(來源:東莞市東江水務有限公司)

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