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发布日期:2021年04月23日
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混凝沉淀工艺在反冲洗废水处理中的应用
发布时间:2021-1-29 9:58:39  中国污水处理工程网

  净水厂排泥水一般包括沉淀池(澄清池)排泥水、气浮池滤渣和滤池反冲洗废水。排泥水如不经过处理就直接排入江河湖泊等水体,不仅成为水体的重要污染源,导致水质下降,还可能淤积河道,影响行洪。根据《室外给水设计标准》(GB50013—2018)要求,净水厂排泥水必须处理达标后才能外排。

  黄家净水厂位于沈阳市北部,该水厂一期设计规模为5×104m3/d,二期设计规模为5×104m3/d,该水厂原水取自地下水,采用跌水曝气和除铁除锰滤池处理工艺,反冲洗水中含有大量铁锰氧化物,如不经处理直接排放将对水体造成污染。该水厂建成处理能力4000m3/d的反冲洗废水处理设施。处理设施包括调节池、絮凝沉淀池、污泥浓缩池、污泥脱水车间等构筑物。从实际运行来看,其工艺路线基本合理。

  但絮凝池、沉淀池经常出现排泥不畅的问题,设备检修频繁,人工维护工作量较大。而全部处理单元均为一组,因此设备维护时,反洗水只能直接外排,不符合环保要求。同时,净水厂现有处理规模已超过一期设计能力并逐渐增加,现有反冲洗污水处理设施的处理能力将无法满足要求。为此,本方案拟对现有反冲洗污水处理设施进行改扩建,以保证处理设施稳定运行,反冲洗水稳定达标排放,且处理能力与净水厂二期处理能力相匹配。

  一、现状存在的问题

  1.1 系统现状

  根据甲方提供资料,一期除铁滤池及除锰滤池各分成双排十格,共20格,二期滤池与一期相同,共计40格。滤池每格面积为7.5m×6.2m,现状运行工况为:每格冲洗需要水量为200m3,除铁滤池冲洗周期为24h,每天冲洗12格;除锰滤池冲洗周期为3~4天。前端设有2座调节池,每座容积为400m3,后端浓缩池及污泥脱水污泥处理系统利用一期原有构筑物,该部分满足一期及二期设计规模要求。现有反冲洗水处理系统中混合及絮凝沉淀部分设计水量为4000t/d,该设计流量是根据一期污水处理规模5×104m3/d配套建设的,现状水厂实际处理水量约为6×10直播交牲直播交牲,亚洲中文字暮乱码亚洲中文字暮乱码,亚洲免费v片影院亚洲免费v片影院4m3/d,暂时满足反冲洗水处理能力要求。

  1.2 设施存在问题

  现有规模4000m3/d的反冲洗污水处理系统是针对原一期处理规模进行配套设计的,随着城市发展,水厂处理水量增加,该反冲洗系统将不能满足一期及二期满负荷运行时规模要求。

  设备只有一组,设备检修时反冲洗水直接排放不达标。反应池沉泥、沉淀池排泥不能正常工作,所以需要经常维护。除铁除锰反洗水污泥性质不同于一般絮凝污泥和生化污泥,以铁锰氧化沉淀物为主,宜沉淀,但流动性差,重力排泥效果不好。沉淀池排泥斗、排泥管存在一定问题,需要适当改造。

  二、水量水质分析研究

  2.1 水量

  根据甲方提供资料,一期除铁滤池及除锰滤池各分成双排十格,共20格,二期滤池与一期相同,共计40格。滤池每格面积为7.5m×6.2m,现状运行工况为:每格冲洗需要水量为200m3,滤池全部冲洗时对应的处理规模为8000m3/d。

  2.2 水质

  一期反冲洗水处理设计方案提供水质资料如表1所示。

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  三、工艺应用选择

  以地表水为水源的净水厂滤池反冲洗水一般与水厂沉淀池(澄清池)排泥水一起处理,总固体含量一般保持在0.1%~2.0%,以无机颗粒和泥沙为主,还包含部分有机物,主要来源于原水中的色度、浮游生物等。目前,国内对排泥水处理的主要方式是进行水量调节、浓缩和脱水。因沉淀池排泥水含固率较高,一般可通过重力浓缩将污泥浓度控制在3%左右,然后进行机械脱水。而滤池反冲洗水平均含固率低于0.03%,一般是将沉淀底泥与沉淀池排泥水一起浓缩脱水,上清液回收。

  对于以地下水为水源、采用除铁除锰滤池的净水厂,因净水工艺没有絮凝沉淀单元,排泥水主要是滤池反冲洗水,且反冲洗水的水质与地表水水源滤池反冲洗水不同。除铁除锰滤池反冲洗水富含铁锰氧化物,有试验表明,反冲洗初期废水中含铁量迅速升高,持续短时间后快速下降,反冲洗水平均铁含量保持在100~400mg/L。对于除铁除锰滤池反冲洗水的处理,设计规范中并没有明确的规定,国内净水厂也是由于环保要求的不断提高,近些年才进行处理,处理方法和经验正在不断实践和积累。

  除铁除锰滤池反冲洗水根据实际情况可考虑回用或排放,《室外给水设计标准》(GB50013—2018)要求,净水厂排泥水处理后排入河道、沟渠等天然水体应符合现行国家标准《污水综合排放标准》(GB8978—1996)。标准中对总锰、色度等指标有明确规定,虽然对总铁没有提出要求,但含铁量很高的反冲洗水对排放水体存在一定的污染,因此地方生态环境部门一般规定了排放要求。为达到环保要求,有效处理铁除锰滤池反冲洗水,首先去除铁锰。反冲洗水中的铁锰以难溶于水的氢氧化物为主,因此去除的有效手段就是沉淀,沉淀是指在重力作用下悬浮固体从水中分离的过程,是一种物理手段,简单易行,效果良好,是水处理和污水处理中的常用技术。除铁除锰反冲洗水静沉时间与浓度的关系如图1所示。

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  试验表明,除铁除锰反冲洗水具有一定自然沉淀、絮凝的能力,经过一定时间自然沉淀,可形成较清晰的泥水界面。但自然沉淀时间长,污泥液面高,上清液含铁量仍较高,难以达到环保要求的排放标准。通过投加絮凝剂加速沉淀的过程称为絮凝沉淀(混凝沉淀),絮凝沉淀的原理是通过絮凝剂和助凝剂的电性中和、吸附架桥等作用,使水中悬浮物失稳,胶粒物相互凝聚使微粒增大,加速完成泥水分离。相关试验及已建净水厂运行经验表明,絮凝沉淀对除铁除锰滤池反冲洗水的铁锰、悬浮物都有较高的去除率,完全可达到排放要求。反冲洗水净沉试验表明,其经过16h净沉后也可以满足回用要求。从水厂对现状反冲洗废水试验数据可以看出,静沉10h时Fe含量显著下降(保持在5.5~6.0mg/L),锰含量同样下降明显(保持在0.5~0.6mg/L),静沉24h时铁含量继续下降(保持在1.8~3.0mg/L),锰含量可降至0.35mg/L左右。静沉10h以上时,效率能达到75%,静沉效果较好。

  沉淀分离后的污泥应进行脱水处理,由于污泥含水率仍较高,脱水前一般应进行浓缩。浓缩的目的是进一步提高污泥的含固率,满足污泥脱水设备进泥的要求,同时对污泥进行减量,减少后续处理的规模和费用。

  结合目前国内相似净水厂的实际处理经验,本项目采用传统混凝沉淀过滤系统进行处理。现有处理设施建有2座调节池,每座容积为400m3,滤池单格反冲洗水量为200m3,根据设计规范,现有调节池容积满足要求,因此本方案不新建调节池。现有絮凝沉淀设备运行状况差,应通过设备厂家进行适当改进,如采取增加搅拌器、重新布置泥斗、排泥管等改造措施,但由于原有设备为钢制,耐腐蚀性差,设备的寿命较短,原有设备难以保证长期稳定运行。絮凝沉淀是反洗水处理的核心单元,为保证设备运行稳定,处理效果长期达标,本方案拟建处理能力8000m3/d的絮凝池和沉淀池。现有污泥浓缩池及污泥脱水污泥处理系统运行状况良好,利用一期原有构筑物,该部分满足一期及二期设计规模要求。

  四、结论

  经过反冲洗水处理工艺处理后的水质理论上可以达到《辽宁省污水综合排放标准》(DB211627—2008),标准中规定色度不高于30,悬浮物不高于20mg/L,反冲洗水处理后的水质标准低于原水水质,原水铁含量为6.5~9.5mg/L,锰含量为0.9~1.2mg/L。同时,其满足建设方对出水排放的要求,该项目废水经处理后,出水水质指标如表2所示。

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  根据现场对黄家净水厂反冲洗废水处理现状的调查研究,水的沉淀性能较差,混凝投药比例建议进行小试、中试,建立数学模型,确定经济合理的投药量。为了提高上清液的出水水质,可以将进水管从底部进入,进水时可以将底部的沉淀的污泥冲起,加大废水浓度并且混合均匀。沉淀后的上清液根据实际要求排放或是回用,根据实际运行状况确定处理方式,尽量减少水资源浪费。(来源:辽宁城建设计院有限公司)

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