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聚合氯化铝用于城镇污水厂深度处理的实验研究

发布时间:2017-12-10 出自:聚合氯化铝 已被浏览:328 次

摘 要: 国家强制要求城镇污水厂将尾水的排放标准由一级B提高至一级A, 且通过政策以及经济手段鼓励企业开展再生水的回用。混凝过滤工艺用于深度处理可以有效去除SS和总磷, 使用聚合氯化铝、硫酸铝和氯化铁作为混凝剂对比实验。使用聚合氯化铝作为混凝剂, 深度处理后出水总磷可以达到0.1 mg/L, SS基本可以稳定在8mg/L以下。

引言

中国城镇化进程的发展, 城市人口跃进式增长, 居民生活污水排放量也随之增加。水环境污染现象也不断加剧, 为了保护我国生态水环境, 加强水资源的合理应用, 近年国家进一步提高污水的处理排放标准, 因此必须对现有污水工艺增加深度处理段。

1 深度处理

大部分污水厂二级处理工艺采用AO工艺, 该工艺通过厌氧、缺氧和好氧三种环境状态下各种微生物菌群的吸附、生化作用, 能够达到去除有机污染物, 脱氮除磷的效果。二级出水水质良好, 有机物及氮、磷含量较低。[1]进入深度处理工艺后, 悬浮固体会被进一步去除, 残留的氮和磷化合物、有机物、无机盐等污染物质, 可通过添加絮凝剂混凝沉淀去除。[2]

在今后的水资源市场上, 深度处理后出水会被大量用于景观、绿化、以及工业用水。以工业用水为例, 深度处理出水回用从经济的角度来看大有可行。2007年工业用水平均单价为2.19元/m (不含污水处理费) , 2011年工业用水平均单价为2.70元/m, 而再生水价平均为1元/m, 两者之间价格相差较大, 且工业用户水质要求低, 需求量大, 因此再生水用于工业回用有很大发展前景。[3]

1.1 深度处理工艺分类

污水的深度处理工艺, 可以分为物理、化学、生物性处理工艺。其中物理工艺主要指的是过滤。过滤又可以分为表层过滤 (转盘过滤、滤布滤池、转鼓过滤、膜过滤) 、深层过滤 (D型滤池、V型滤池、砂滤) 。[4]

表层过滤是使液体通过一层隔膜 (滤料) 的机械筛滤, 去除悬浮于液体中的颗粒物质。过滤隔膜材料有金属编织、纤维滤布和多种合成材料。[5]深层过滤可将填料与生物法相结合, 利用优势菌种在填料上形成挂膜, 对二级出水中的氮、磷有较好的去除效果。磷通过转移到微生物菌体中, 达到从水体中脱离的效果。氮通过4种酶的生化还原反应, NO3-→NO2-→NO→N2O→N2, 将硝酸盐最终转化为N2。[6]

1.2 工艺选择的依据

如果二级出水水质较好, 用地较为紧张, 可采用表层过滤。当深度处理过程中需要有效降低氮磷含量, 且有足够土地, 可采用深层过滤。若二级出水的氨氮及总氮能够达到一级A标准, 但SS、总磷不稳定, 一般采用混凝沉淀+过滤工艺;若出水水质较好, 总磷基本达标而SS不稳定时, 可采用直接过滤、微絮凝+过滤;若氨氮及总氮不能稳定达到一级A标准, 应增加生物反硝化深度处理工艺。[7]

2 污水厂实例

以广东惠州某污水厂为例, 该厂处理后尾水排入东江。2011年, 该污水厂对一二期进行深度处理改造, 总处理规模为20万吨/天, 实际处理规模达到24万吨/天, 峰值流量超过30万吨/天。深度处理工艺采用高效混凝沉淀+精密过滤。

3 实验研究

取该水厂的二级出水做分析, 将深度处理工艺去除效果指标主要集中在SS和总磷, 进行加药混凝+过滤实验。要去除总磷, 需投加适量混凝药剂, 实验采用了硫酸铝、聚合氯化铝 (聚合氯化铝) 、氯化铁作为对比混凝剂。分别检测不同投加量下, 混凝+过滤工艺后的出水。

3.1 混凝过滤实验

3.1.1 实验过程

向多个烧杯, 分别投加硫酸铝、聚合氯化铝和氯化铁, 投加量分别为10mg/L、20mg/L。混凝条件为投加药剂后, 快速 (200r/min) 混合1min, 慢速 (40r/min) 混凝5min。混凝后水样再分别经过20微米的金属编织滤网过滤, 测量滤后水的SS以及总磷。

3.1.2 实验结果

实验结果数据显示, 通过混凝过滤, 对总磷的去除有明显效果。其中聚合氯化铝去除效果优于硫酸铝和氯化铁, 采用聚合氯化铝混凝剂, 滤后水总磷可以达到0.1mg/L, 去除率89%。

表4 SS去除效果

表4

表1 总磷去除效果

表1

经过实验, SS去除率虽不如除磷效果, 仍可达到设计值。硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铁对SS去除效果相当。该实验中混凝剂投加量为10mg/L时, 混凝过滤后SS略优于投加量为20mg/L。

3.2 颗粒物粒径分析

对二级出水, 使用马尔文激光粒度分析仪Mastersizer 2000测量水体中颗粒物的粒径分布。

图1

图1 粒径分布图

颗粒物体积平均粒径为25.6微米, 粒径在10微米以上的颗粒物占总颗粒物的85.8%。因此当过滤精度设定为10微米, 可以有效过滤80%的固体悬浮物。

结语

(1) 混凝+过滤工艺可用于污水的深度处理, 可以有效去除SS和总磷, 达到一级A出水要求。

(2) 应根据水厂实际水质以及排放要求, 选择适当的深度处理工艺。若二级出水水质较好, 主要为去除SS和总磷, 可采用混凝+过滤的表层过滤工艺;氨氮和总氮含量过高, 可采用深层过滤滤池工艺。

(3) 聚合氯化铝聚合氯化铝用于总磷的去除效果良好, 经过混凝+过滤的出水, 总磷含量可以达到0.1mg/L。

(4) 采用精密过滤作为深度处理工艺, 可对二级出水进行粒径分析, 确定水体中主要颗粒物粒径存在的区间范围, 从而选择合适过滤精度的滤网。

(5) 利用混凝+过滤工艺作为深度处理, 出水SS基本可以达到8mg/L以下。

参考文献

[1]王焕丽, 张丽莎, 柳建设.城市污水处理回用现状及政策导向[C].中国可持续发展论坛暨中国可持续发展研究会学术年会, 2013, 22:267-274.

[2]王晓梁.浅谈城市污水回用的现状及深度处理技术[J].四川水泥, 2014 (12) :507-507.

[3]李亚娟, 曲炜, 王博.我国城市污水处理回用现状与发展趋势[J].水利经济, 2015, 33 (6) :65-69.

[4]乔春光.几种污水深度处理常用过滤工艺的介绍[J].资源节约与环保, 2013 (11) :86-87.

[5]马小杰.滤布滤池在污水处理厂深度处理中的应用[J].中国市政工程, 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]沈晓铃, 李大成, 蒋岚岚, 等.深床反硝化滤池在污水厂提标扩建工程中的应用[J].中国给水排水, 2010, 26 (4) :32-34.

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