發(fā)布時(shí)間：2022-03-15所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要： 考察高速纖維過濾技術(shù)對污水處理廠二級出水的深度處理效果， 以及研究在不同加藥量、 濾速條件下的處理效果。 結(jié)果表明， 該污水處理廠的深度處理工藝宜采用混凝沉淀-過濾工藝; PAC投加量應(yīng)保證 Al與污水中TP 的質(zhì)量比不低于4.4; 在濾速為25.00 ~ 41.67 m / h
摘要： 考察高速纖維過濾技術(shù)對污水處理廠二級出水的深度處理效果， 以及研究在不同加藥量、 濾速條件下的處理效果。 結(jié)果表明， 該污水處理廠的深度處理工藝宜采用混凝沉淀-過濾工藝; PAC投加量應(yīng)保證 Al與污水中TP 的質(zhì)量比不低于4.4; 在濾速為25.00 ~ 41.67 m / h 時(shí)， 高速纖維過濾塔的水頭損失在 0.003 ~ 0.005 MPa 范圍波動; 處理出水 TP 質(zhì)量濃度基本在 0.5 mg / L 以下， 高速纖維過濾塔對 SS 的去除率基本在 90% 以上。 混凝沉淀和高速纖維過濾技術(shù)可作為該污水處理廠提標(biāo)擴(kuò)建的深度處理工藝。
關(guān)鍵詞： 高速纖維過濾技術(shù); 城鎮(zhèn)污水廠; 提標(biāo)改造
隨著國家對城鎮(zhèn)污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定愈加嚴(yán)格, 大多數(shù)城鎮(zhèn)污水廠原執(zhí)行 GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級 B 標(biāo)準(zhǔn), 現(xiàn)要求執(zhí)行 GB 18918—2002 中一級 A 標(biāo)準(zhǔn), 提標(biāo)改造已成為污水廠滿足愈發(fā)嚴(yán)格的出水排放標(biāo)準(zhǔn)的必然選擇之一。 污水深度處理工藝常采用混凝、 沉淀、 過濾、 臭氧氧化等[1-4], 其中過濾是關(guān)鍵技術(shù)。過濾通過截留和篩濾等作用, 去除二級出水中生物絮體和膠體物質(zhì), 降低水中懸浮顆粒, 并可協(xié)同去除顆粒態(tài)存在的有機(jī)物與 TP, 常作為深度處理的最后處理步驟[5]。
南方某城鎮(zhèn)污水廠一期工藝為 CASS 工藝, 處理水量為 1 × 10 4 m3 / d, 處理出水執(zhí)行 GB 18918— 2002 一級 B 標(biāo)準(zhǔn)。 該污水廠二期進(jìn)行提標(biāo)擴(kuò)建, 處理水量提高到 3 × 10 4 m3 / d, 處理出水執(zhí)行 GB 18918—2002 一級 A 標(biāo)準(zhǔn)。 該污水廠有工業(yè)廢水排入, 進(jìn)水 CODCr 和 TP 濃度較高, 導(dǎo)致出水 TP 濃度經(jīng)常不能達(dá)到 GB 18918—2002 的一級 A 標(biāo)準(zhǔn); 同時(shí), 該污水廠擴(kuò)建用地面積有限。 本研究針對該污水廠二級處理出水水質(zhì), 采用新型高速纖維過濾技術(shù)進(jìn)行中試研究, 考察其深度處理效果和技術(shù)可行性, 為該污水廠提標(biāo)擴(kuò)建提供技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)水質(zhì)
試驗(yàn)用水為污水廠二級處理出水, 其中 CODCr 質(zhì)量濃度為 19 ~ 45 mg / L, TP 質(zhì)量濃度為 0.6 ~ 2.5 mg / L, SS 質(zhì)量濃度為 2.8 ~ 13.2 mg / L。
1.2 中試試驗(yàn)裝置
進(jìn)水泵 1 臺, Q = 18 m3 / h; 管道混合器 1 套, Q = 12 m3 / h, 2 個加藥口; PAC 加藥系統(tǒng)和 PAM 加藥系統(tǒng)各 1 套; 混凝反應(yīng)池 1 個, 有效容積為 2 m3, 配攪拌器; 豎流沉淀池 1 個, 尺寸為 1.27 m × 1.43 m; 高速纖維過濾塔 1 套, 材質(zhì)不銹鋼, 濾料層厚度為 1 m, 設(shè)計(jì)處理能力為 200 m3 / d, 設(shè)計(jì)濾速為 41.67 m/ h。 試驗(yàn)工藝流程如圖 1 所示。
高速纖維過濾塔采用特殊加工的柱狀顆粒纖維濾料, 具有顆粒濾料比表面積大和纖維濾料輕的優(yōu)點(diǎn), 相對密度為 1.36 ~ 1.40, 孔隙率約為 93%。 與 V 型濾池、 濾布濾池、 轉(zhuǎn)盤過濾器以及 D 型濾池等[6-12] 相比較, 該高速纖維過濾塔可實(shí)現(xiàn)深層過濾, 過濾水頭損失為 0.3 ~ 1.0 m。 濾速可高達(dá) 41.67 m/ h, 處理水量大, 占地面積小。
1.3 試驗(yàn)方法
(1) SS 粒徑分布和 TP 測定。 分別用 10、 5、 1 和 0.45 μm 尼龍過濾膜過濾原水水樣, 分析原水中SS 粒徑分布, 以及原水中 TP 和溶解性 TP(0.45 μm 濾液)情況。
(2) 混凝試驗(yàn)。 在實(shí)驗(yàn)室條件下, 分別向 500 mL 試驗(yàn)原水中投加 15、 25、 35、 45 mg /L 的 PAC 以及 0.5 mg / L 的 PAM, 反應(yīng)完成后靜置 15 min, 測試上清液中 TP 和溶解性 TP, 選擇能將溶解性 TP 質(zhì)量濃度降低至 0.5 mg / L 的 PAC 投加量。
(3) 中試動態(tài)試驗(yàn)。 根據(jù)燒杯混凝試驗(yàn)確定的 PAC 的最佳投加量, 動態(tài)試驗(yàn)中研究加藥量、 過濾速度對處理效果的影響, 以及考察在高速過濾狀態(tài)下, 過濾裝置的水頭損失情況。 濾速設(shè)定為 25.00、 33.33、 41.67、 50.00、 62.50 m / h 的情況下, 分別將試驗(yàn)原水連續(xù)通入過濾塔中, 過濾塔連續(xù)運(yùn)行 72 h, 分析原水中 COD、 TP、 SS 去除情況, 確定動態(tài)試驗(yàn)中過濾塔的適宜濾速。
在 6 個月的連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)中, 每天設(shè)定某一固定時(shí)間反沖洗, 或者超過警戒值對過濾塔反沖洗。反沖洗時(shí), 氣水聯(lián)合沖洗 900 s, 水洗 300 s。 水反沖洗強(qiáng)度為 0.5 m 3 / (m 2·min), 氣反沖洗強(qiáng)度為 1.6 m3 / (m2·min)。
1.4 分析方法
TP 采用鉬酸銨分光光度法, SS 采用重量法。
2 結(jié)果與討論
2.1 SS 粒徑分布和 TP 測定
原水中 SS 粒徑分布測定結(jié)果表明, SS 粒徑小于 1μm 的占 33.71%, 在 1 ~ 5μm 之間的占 31.16%, 在 5 ~ 10 μm 之間的占 20.40%, 大于 10 μm 的占 14.73%。 試驗(yàn)原水中 SS 的粒徑主要集中在 10 μm 以下, 約占 85.27%。 試驗(yàn)原水中 TP 與溶解性 TP 的濃度如圖 2 所示。
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試驗(yàn)原水中 TP 質(zhì)量濃度為 0.56 ~ 1.39 mg / L, 而溶解性 TP 質(zhì)量濃度為 0.36 ~ 1.18 mg / L, 溶解性TP 約占原水TP的 50% ~ 98%; 當(dāng)出水 TP 濃度低時(shí), 溶解性 TP 所占比例高, 這是因?yàn)檫^濾是物理截留作用, 對溶解性污染物的去除效果不高。 該污水廠提標(biāo)改造的主要目標(biāo)是除磷, 因此, 本污水廠二級處理出水單獨(dú)采用過濾處理不能使出水 TP 質(zhì)量濃度達(dá)到低于 0.5 mg / L 的要求, 應(yīng)采用混凝沉淀-高速纖維過濾的組合工藝。
2.2 單獨(dú)過濾對污染物去除效果
在未進(jìn)行混凝沉淀處理的情況下, 高速纖維過濾不同濾速對出水水質(zhì)的影響如表 1 所示。
由表 1 可看出, 高速纖維過濾對 COD、 SS 及 TP 具有一定的去除效果; 隨著濾速的增加, 過濾效果略微下降。 單一的過濾過程對 TP 的去除效果不佳, 需要與混凝沉淀工藝聯(lián)用以保證 TP 的去除效果。 為了滿足穩(wěn)定的處理效果和處理水量, 中試試驗(yàn)宜采用不超過 1 000 m / d 濾速進(jìn)行試驗(yàn)。
2.3 混凝劑的最佳投加量的確定
燒杯混凝試驗(yàn)結(jié)果如圖 3 所示。
由圖 3 可見, 隨著 PAC 投加量的增加, 混凝沉淀后的上清液中 TP 和溶解性 TP 均呈下降趨勢。當(dāng) PAC 投加量為 25 mg / L, 即 Al 與污水中 TP 的質(zhì)量比為 3.1 時(shí), 上清液中 TP 質(zhì)量濃度大于 0.5mg / L。 當(dāng) PAC 投加量為 35 mg / L, 即 Al 與污水中 TP 的質(zhì)量比為 4.4 時(shí), 上清液中 TP 和溶解性 TP 的質(zhì)量濃度均在 0.5 mg / L 以下。 因此, 在進(jìn)行中試動態(tài)試驗(yàn)時(shí), PAC 投加量滿足 Al 與污水中 TP 的質(zhì)量比不小于 4.4。
2.4 水頭損失
在進(jìn)行混凝沉淀-高速纖維過濾的中試試驗(yàn)中, 過濾塔的水頭損失情況如圖 4 所示。
當(dāng)濾速為 41.67 m / h 時(shí), 過濾裝置的水頭損失基本在 0.004 ~ 0.005 MPa 范圍波動, 期間出現(xiàn)的躍變?yōu)榉礇_洗時(shí)間數(shù)據(jù); 當(dāng)濾速為 33.33 m / h 時(shí), 水頭損失在 0.003 ~ 0.004 MPa 范圍波動; 當(dāng)濾速調(diào)整為 25 m / h 時(shí), 水頭損失在 0.002 ~ 0.003 MPa 范圍波動。 可以看出, 即使混凝沉淀出水含有較高的懸浮物, 過濾過程中的過濾阻力仍一直處于較低值。 隨著濾速的提高, 中試裝置的水頭損失也隨著增大; 但是隨運(yùn)行時(shí)間的延長, 水頭損失仍在一定范圍內(nèi)波動, 沒有增大。 過濾過程中截留懸浮物是過濾塔水頭損失增加的主要原因。 水頭損失與濾速呈正比關(guān)系, 而與過濾時(shí)間并不呈明顯的正比關(guān)系。 這可能與纖維濾料孔隙率大且形狀系數(shù)小有關(guān)[13]; 同時(shí)該顆粒濾料相對密度小, 在過濾過程中呈懸浮狀態(tài), 有利于反沖洗將截留懸浮物洗脫, 也有助于減緩過濾過程中水頭損失累積。
2.5 TP 和 SS 的去除情況
當(dāng)濾速為 25 m / h 時(shí), 中試裝置對 TP 的去除情況如圖 5 所示。
PAC 投加量根據(jù)中試裝置進(jìn)水中 TP 質(zhì)量濃度進(jìn)行調(diào)整, 在 24 ~ 80 mg / L 波動。 由圖 5 可以看出, 當(dāng)進(jìn)水 TP 質(zhì)量濃度為 2 mg / L 左右時(shí), 最終出水 TP 質(zhì)量濃度基本在 0.1 ~ 0.3 mg / L; 當(dāng)進(jìn)水TP 質(zhì)量濃度為 1 mg / L 左右時(shí), 最終出水 TP 質(zhì)量濃度接近 0.5 mg / L。 進(jìn)水 TP 濃度高時(shí), 污水中非溶解性 TP 濃度也相對較高, 混凝過程中更易形成絮凝體, 有助于過濾單元截留。 因此, 為保證處理出水能夠達(dá)到 GB 18918—2002 中一級 A 標(biāo)準(zhǔn), 在進(jìn)水 TP 濃度較低時(shí), PAC 投加量應(yīng)保證 Al 與污水中 TP 的質(zhì)量比大于 4.4。
當(dāng)濾速為 25 m / h 時(shí), 高速纖維過濾塔對 SS 的去除情況如圖 6 所示。
高速纖維過濾塔對 SS 的去除率基本在 90% 以上, 大部分出水 SS 質(zhì)量濃度低于 1 mg / L。 通過混凝沉淀作用, 部分溶解性 TP 轉(zhuǎn)化為非溶解性 TP, 高速纖維過濾塔對 SS 的良好去除效果有助于提高中試裝置對 TP 的去除率。
3 結(jié)論
(1) 通過分析可知, 某城鎮(zhèn)污水廠二級處理出水中 SS 粒徑大部分在 10μm 以下, 約占 85.27%; TP 主要形態(tài)為溶解性 TP。
(2) 在未進(jìn)行混凝處理時(shí), 高速纖維過濾塔對 COD、 SS 及 TP 具有一定的去除效果, 且濾速增加, 過濾效果下降。 單獨(dú)過濾不能滿足出水 TP 質(zhì)量濃度小于 0.5 mg / L 的要求。
(3) 在混凝試驗(yàn)中, PAC 投加量應(yīng)保證 Al 與污水中 TP 的質(zhì)量比大于 4.4, 即 PAC(30%氧化鋁) 投加量與污水中 TP 的質(zhì)量比不低于 27.56, 此時(shí), 上清液中 TP 質(zhì)量濃度小于 0.5 mg / L。
(4) 采用混凝沉淀-過濾工藝進(jìn)行連續(xù)動態(tài)試驗(yàn), 在濾速為 25.00 ~ 41.67 m / h 時(shí), 高速纖維過濾塔的水頭損失一直維持在較低值, 不會隨著過濾時(shí)間延長而快速增長。 并且當(dāng)濾速為 25 m / h 時(shí), 高速纖維過濾塔對 SS 的去除率基本不低于 90%。——論文作者：易瑩 1, 王知兵 1, 周艷偉 1, 胡百九 2, 楊昌達(dá) 1, 毛海榮 1, 張捷 2
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