摘 要： 國家強(qiáng)制要求城鎮(zhèn)污水廠將尾水的排放標(biāo)準(zhǔn)由一級(jí)B提高至一級(jí)A, 且通過政策以及經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)企業(yè)開展再生水的回用。混凝過濾工藝用于深度處理可以有效去除SS和總磷, 使用聚合氯化鋁、硫酸鋁和氯化鐵作為混凝劑對(duì)比實(shí)驗(yàn)。使用聚合氯化鋁作為混凝劑, 深度處理后出水總磷可以達(dá)到0.1 mg/L, SS基本可以穩(wěn)定在8mg/L以下。

引言

中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展, 城市人口躍進(jìn)式增長(zhǎng), 居民生活污水排放量也隨之增加。水環(huán)境污染現(xiàn)象也不斷加劇, 為了保護(hù)我國生態(tài)水環(huán)境, 加強(qiáng)水資源的合理應(yīng)用, 近年國家進(jìn)一步提高污水的處理排放標(biāo)準(zhǔn), 因此必須對(duì)現(xiàn)有污水工藝增加深度處理段。

1 深度處理

大部分污水廠二級(jí)處理工藝采用AO工藝, 該工藝通過厭氧、缺氧和好氧三種環(huán)境狀態(tài)下各種微生物菌群的吸附、生化作用, 能夠達(dá)到去除有機(jī)污染物, 脫氮除磷的效果。二級(jí)出水水質(zhì)良好, 有機(jī)物及氮、磷含量較低。[1]進(jìn)入深度處理工藝后, 懸浮固體會(huì)被進(jìn)一步去除, 殘留的氮和磷化合物、有機(jī)物、無機(jī)鹽等污染物質(zhì), 可通過添加絮凝劑混凝沉淀去除。[2]

在今后的水資源市場(chǎng)上, 深度處理后出水會(huì)被大量用于景觀、綠化、以及工業(yè)用水。以工業(yè)用水為例, 深度處理出水回用從經(jīng)濟(jì)的角度來看大有可行。2007年工業(yè)用水平均單價(jià)為2.19元/m (不含污水處理費(fèi)) , 2011年工業(yè)用水平均單價(jià)為2.70元/m, 而再生水價(jià)平均為1元/m, 兩者之間價(jià)格相差較大, 且工業(yè)用戶水質(zhì)要求低, 需求量大, 因此再生水用于工業(yè)回用有很大發(fā)展前景。[3]

1.1 深度處理工藝分類

污水的深度處理工藝, 可以分為物理、化學(xué)、生物性處理工藝。其中物理工藝主要指的是過濾。過濾又可以分為表層過濾 (轉(zhuǎn)盤過濾、濾布濾池、轉(zhuǎn)鼓過濾、膜過濾) 、深層過濾 (D型濾池、V型濾池、砂濾) 。[4]

表層過濾是使液體通過一層隔膜 (濾料) 的機(jī)械篩濾, 去除懸浮于液體中的顆粒物質(zhì)。過濾隔膜材料有金屬編織、纖維濾布和多種合成材料。[5]深層過濾可將填料與生物法相結(jié)合, 利用優(yōu)勢(shì)菌種在填料上形成掛膜, 對(duì)二級(jí)出水中的氮、磷有較好的去除效果。磷通過轉(zhuǎn)移到微生物菌體中, 達(dá)到從水體中脫離的效果。氮通過4種酶的生化還原反應(yīng), NO3-→NO2-→NO→N2O→N2, 將硝酸鹽較終轉(zhuǎn)化為N2。[6]

1.2 工藝選擇的依據(jù)

如果二級(jí)出水水質(zhì)較好, 用地較為緊張, 可采用表層過濾。當(dāng)深度處理過程中需要有效降低氮磷含量, 且有足夠土地, 可采用深層過濾。若二級(jí)出水的氨氮及總氮能夠達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn), 但SS、總磷不穩(wěn)定, 一般采用混凝沉淀+過濾工藝;若出水水質(zhì)較好, 總磷基本達(dá)標(biāo)而SS不穩(wěn)定時(shí), 可采用直接過濾、微絮凝+過濾;若氨氮及總氮不能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn), 應(yīng)增加生物反硝化深度處理工藝。[7]

2 污水廠實(shí)例

以廣東惠州某污水廠為例, 該廠處理后尾水排入東江。2011年, 該污水廠對(duì)一二期進(jìn)行深度處理改造, 總處理規(guī)模為20萬噸/天, 實(shí)際處理規(guī)模達(dá)到24萬噸/天, 峰值流量很過30萬噸/天。深度處理工藝采用高效混凝沉淀+精密過濾。

3 實(shí)驗(yàn)研究

取該水廠的二級(jí)出水做分析, 將深度處理工藝去除效果指標(biāo)主要集中在SS和總磷, 進(jìn)行加藥混凝+過濾實(shí)驗(yàn)。要去除總磷, 需投加適量混凝藥劑, 實(shí)驗(yàn)采用了硫酸鋁、聚合氯化鋁 (聚合氯化鋁) 、氯化鐵作為對(duì)比混凝劑。分別檢測(cè)不同投加量下, 混凝+過濾工藝后的出水。

3.1 混凝過濾實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)過程

向多個(gè)燒杯, 分別投加硫酸鋁、聚合氯化鋁和氯化鐵, 投加量分別為10mg/L、20mg/L。混凝條件為投加藥劑后, 快速 (200r/min) 混合1min, 慢速 (40r/min) 混凝5min?；炷笏畼釉俜謩e經(jīng)過20微米的金屬編織濾網(wǎng)過濾, 測(cè)量濾后水的SS以及總磷。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示, 通過混凝過濾, 對(duì)總磷的去除有明顯效果。其中聚合氯化鋁去除效果優(yōu)于硫酸鋁和氯化鐵, 采用聚合氯化鋁混凝劑, 濾后水總磷可以達(dá)到0.1mg/L, 去除率89%。

表4 SS去除效果

表1 總磷去除效果

經(jīng)過實(shí)驗(yàn), SS去除率雖不如除磷效果, 仍可達(dá)到設(shè)計(jì)值。硫酸鋁、聚合氯化鋁、氯化鐵對(duì)SS去除效果相當(dāng)。該實(shí)驗(yàn)中混凝劑投加量為10mg/L時(shí), 混凝過濾后SS略優(yōu)于投加量為20mg/L。

3.2 顆粒物粒徑分析

對(duì)二級(jí)出水, 使用馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer 2000測(cè)量水體中顆粒物的粒徑分布。

圖1 粒徑分布圖

顆粒物體積平均粒徑為25.6微米, 粒徑在10微米以上的顆粒物占總顆粒物的85.8%。因此當(dāng)過濾精度設(shè)定為10微米, 可以有效過濾80%的固體懸浮物。

結(jié)語

(1) 混凝+過濾工藝可用于污水的深度處理, 可以有效去除SS和總磷, 達(dá)到一級(jí)A出水要求。

(2) 應(yīng)根據(jù)水廠實(shí)際水質(zhì)以及排放要求, 選擇適當(dāng)?shù)纳疃忍幚砉に嚒Ｈ舳?jí)出水水質(zhì)較好, 主要為去除SS和總磷, 可采用混凝+過濾的表層過濾工藝;氨氮和總氮含量過高, 可采用深層過濾濾池工藝。

(3) 聚合氯化鋁聚合氯化鋁用于總磷的去除效果良好, 經(jīng)過混凝+過濾的出水, 總磷含量可以達(dá)到0.1mg/L。

(4) 采用精密過濾作為深度處理工藝, 可對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行粒徑分析, 確定水體中主要顆粒物粒徑存在的區(qū)間范圍, 從而選擇合適過濾精度的濾網(wǎng)。

(5) 利用混凝+過濾工藝作為深度處理, 出水SS基本可以達(dá)到8mg/L以下。

參考文獻(xiàn)

[1]王煥麗, 張麗莎, 柳建設(shè).城市污水處理回用現(xiàn)狀及政策導(dǎo)向[C].中國可持續(xù)發(fā)展論壇暨中國可持續(xù)發(fā)展研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì), 2013, 22:267-274.

[2]王曉梁.淺談城市污水回用的現(xiàn)狀及深度處理技術(shù)[J].四川水泥, 2014 (12) :507-507.

[3]李亞娟, 曲煒, 王博.我國城市污水處理回用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].水利經(jīng)濟(jì), 2015, 33 (6) :65-69.

[4]喬春光.幾種污水深度處理常用過濾工藝的介紹[J].資源節(jié)約與環(huán)保, 2013 (11) :86-87.

[5]馬小杰.濾布濾池在污水處理廠深度處理中的應(yīng)用[J].中國市政工程, 2010 (3) :30-31.

[6]Kim J S, Kim S J, Lee B H.Effect of alcaligenes faecalis on nitrous oxide emission and nitrogen removel in three phase fluidized bed process[J].Environment Science Health, 2004, 39 (7) :1791-1804.

[7]沈曉鈴, 李大成, 蔣嵐嵐, 等.深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].中國給水排水, 2010, 26 (4) :32-34.