摘 要： 國家強制要求城鎮污水廠將尾水的排放標準由一級B提高至一級A, 且通過政策以及經濟手段鼓勵企業開展再生水的回用。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比實驗。使用聚合氯化鋁作為混凝劑, 深度處理后出水總磷可以達到0.1 mg/L, SS基本可以穩定在8mg/L以下。

引言

中國城鎮化進程的發展, 城市人口躍進式增長, 居民生活污水排放量也隨之增加。水環境污染現象也不斷加劇, 為了保護我國生態水環境, 加強水資源的合理應用, 近年國家進一步提高污水的處理排放標準, 因此必須對現有污水工藝增加深度處理段。

1 深度處理

大部分污水廠二級處理工藝采用AO工藝, 該工藝通過厭氧、缺氧和好氧三種環境狀態下各種微生物菌群的吸附、生化作用, 能夠達到去除有機污染物, 脫氮除磷的效果。二級出水水質良好, 有機物及氮、磷含量較低。[1]進入深度處理工藝后, 懸浮固體會被進一步去除, 殘留的氮和磷化合物、有機物、無機鹽等污染物質, 可通過添加絮凝劑混凝沉淀去除。[2]

在今后的水資源市場上, 深度處理后出水會被大量用于景觀、綠化、以及工業用水。以工業用水為例, 深度處理出水回用從經濟的角度來看大有可行。2007年工業用水平均單價為2.19元/m (不含污水處理費) , 2011年工業用水平均單價為2.70元/m, 而再生水價平均為1元/m, 兩者之間價格相差較大, 且工業用戶水質要求低, 需求量大, 因此再生水用于工業回用有很大發展前景。[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、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 (轉盤過濾、濾布濾池、轉鼓過濾、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) 的機械篩濾, 去除懸浮于液體中的顆粒物質。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合, 利用優勢菌種在填料上形成掛膜, 對二級出水中的氮、磷有較好的去除效果。磷通過轉移到微生物菌體中, 達到從水體中脫離的效果。氮通過4種酶的生化還原反應, NO3-→NO2-→NO→N2O→N2, 將硝酸鹽較終轉化為N2。[6]

1.2 工藝選擇的依據

如果二級出水水質較好, 用地較為緊張, 可采用表層過濾。當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。若二級出水的氨氮及總氮能夠達到一級A標準, 但SS、總磷不穩定, 一般采用混凝沉淀+過濾工藝;若出水水質較好, 總磷基本達標而SS不穩定時, 可采用直接過濾、微絮凝+過濾;若氨氮及總氮不能穩定達到一級A標準, 應增加生物反硝化深度處理工藝。[7]

2 污水廠實例

以廣東惠州某污水廠為例, 該廠處理后尾水排入東江。2011年, 該污水廠對一二期進行深度處理改造, 總處理規模為20萬噸/天, 實際處理規模達到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 實驗研究

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

3.1 混凝過濾實驗

3.1.1 實驗過程

向多個燒杯, 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。混凝后水樣再分別經過20微米的金屬編織濾網過濾, 測量濾后水的SS以及總磷。

3.1.2 實驗結果

實驗結果數據顯示, 通過混凝過濾, 對總磷的去除有明顯效果。其中聚合氯化鋁去除效果優于硫酸鋁和氯化鐵, 采用聚合氯化鋁混凝劑, 濾后水總磷可以達到0.1mg/L, 去除率89%。

表4 SS去除效果

表1 總磷去除效果

經過實驗, SS去除率雖不如除磷效果, 仍可達到設計值。硫酸鋁、聚合氯化鋁、氯化鐵對SS去除效果相當。該實驗中混凝劑投加量為10mg/L時, 混凝過濾后SS略優于投加量為20mg/L。

3.2 顆粒物粒徑分析

對二級出水, 使用馬爾文激光粒度分析儀Mastersizer 2000測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%。因此當過濾精度設定為10微米, 可以有效過濾80%的固體懸浮物。

結語

(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, 達到一級A出水要求。

(2) 應根據水廠實際水質以及排放要求, 選擇適當的深度處理工藝。若二級出水水質較好, 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, 經過混凝+過濾的出水, 總磷含量可以達到0.1mg/L。

(4) 采用精密過濾作為深度處理工藝, 可對二級出水進行粒徑分析, 確定水體中主要顆粒物粒徑存在的區間范圍, 從而選擇合適過濾精度的濾網。

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

參考文獻

[1]王煥麗, 張麗莎, 柳建設.城市污水處理回用現狀及政策導向[C].中國可持續發展論壇暨中國可持續發展研究會學術年會, 2013, 22:267-274.

[2]王曉梁.淺談城市污水回用的現狀及深度處理技術[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狀與發展趨勢[J].水利經濟, 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].資源節約與環保, 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擴建工程中的應用[J].中國給水排水, 2010, 26 (4) :32-34.