臭氧-混凝-機械加速澄清池-紫外再生水深度處理組合工藝研究

臭氧-混凝-機械加速澄清池-紫外再生水深度處理組合工藝研究

廢水處理利用不僅是解決水資源短缺問題的有效途徑，也是滿足水資源可持續(xù)利用的有力保障。傳統(tǒng)的深度處理方法包括:混凝/沉淀/過濾、膜過濾、曝氣生物濾池(BAF)、臭氧氧化等?；炷?沉淀/過濾法難以有效去除呈高分散系(粒徑為0.05~1.5nm)的有機物。城市污水中含有的PPCPs等污染物,經(jīng)二級生化處理后仍有殘留,簡單的過濾很難將此類物質(zhì)去除,膜過濾法的投資和運行費用均較高,且一旦堵塞清洗困難,故不宜采用膜過濾法作為深度處理工藝。單獨臭氧化的費用較高。某城市污水廠采用臭氧-混凝沉淀-紫外組合工藝對二級生化處理出水進行深度處理,利用臭氧預(yù)氧化去除色度、濁度和部分COD,并提高廢水混凝沉淀效果,后續(xù)采用機械加速澄清池及紫外消毒進行處理,以期在較低的處理費用下獲得合格的回用水質(zhì)。1試驗安裝和方法1.1臭氧氧化+混凝沉淀生化處理出水深度處理工藝流程如圖1所示。污水深度處理廠設(shè)計處理能力為40000m3/d,主要處理經(jīng)過氧化溝工藝生物處理過的生活污水。污水廠二級出水經(jīng)過細格柵過濾后進入臭氧接觸池,臭氧投加量為2~5mg/L。臭氧氧化后的水經(jīng)泵提升至機械加速澄清池進行沉淀分離,最終經(jīng)過砂濾和紫外消毒渠出水至清水池?；炷恋聿捎霉艿劳都有跄齽?混凝劑采用聚合氯化鋁(PAC),商品化PAC(含量為10%)的投配率為21.4%,經(jīng)管道混合器混合后進入機械加速澄清池和砂濾池。紫外消毒采用的是俄羅斯LIT技術(shù)公司自行研制生產(chǎn)的DB350型低壓高強汞合金燈以及豎式燈管排列的明渠式紫外線消毒模塊,紫外劑量達到80mJ/cm2。1.2熒光分光光度法在本研究中,水質(zhì)分析方法參照中國國家環(huán)境保護總局編寫的《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》標準分析方法。熒光光譜采用HITACHIF-7000型熒光分光光度計測定,試驗條件為:激發(fā)波長為200~400nm、發(fā)射波長為260~500nm、狹縫寬度為10nm、響應(yīng)時間為0.5s、PMT電壓為400V、掃描速度1200nm/min、間隔1nm。數(shù)據(jù)采用Origin軟件進行處理,以等高線圖表征。以超純水作為空白校正水的拉曼散射。2結(jié)果與討論2.1深度處理工藝臭氧氧化-混凝沉淀砂濾深度處理工藝處理的原水為污水處理廠二級處理(氧化溝工藝)出水,水質(zhì)指標如表1所示。由表1中的數(shù)據(jù)可以看出,臭氧氧化-混凝沉淀砂濾深度處理工藝處理的原水CODCr均值為23.67mg/L,二級處理出水經(jīng)過傳統(tǒng)生物處理后BOD5值較低,為3.6~4.9mg/L。BOD/COD值為0.16~0.18,遠遠低于生物處理所需要B/C比(0.3),因此后續(xù)處理主要通過化學(xué)和物理的方法來對顆粒物及殘余的有機物進行去除。經(jīng)過深度處理后出水水質(zhì)如表2所示。由表2中數(shù)據(jù)分析可以得出,深度處理出水水質(zhì)能夠滿足景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準GB/T18921—2002以及城市雜用水水質(zhì)標準GB/T18920—2002。2.2組合工藝對二級出水的cod的去除效果化學(xué)耗氧量(chemicaloxygendemand,COD)往往作為衡量水中有機物質(zhì)含量多少的指標。組合工藝對污水廠二級出水的COD的去除效果如圖2所示。由圖2可以看出,組合工藝各個處理單元對原水中的有機物均有去除作用,對COD的去除率約為20%。由于氧化劑的投加劑量較低,加上殘留的有機物大多為難降解有機物,因此對COD的去除效率也相對較低。2.3廢水處理組合工藝試驗水的色度主要由溶解性有機物、懸浮膠體、鐵錳和顆粒物引起,其中光吸收和散射引起的表色較易去除,溶解性有機物引起的真色較難去除。致色有機物的特征結(jié)構(gòu)是帶雙鍵和芳香環(huán),代表物是腐殖酸和富里酸。水中的濁度主要是由二級處理過程的生物絮體及其他顆粒物造成的。組合工藝處理過程色度、濁度的變化如圖3示。二沉水的色度20~30度,組合工藝對色度有顯著的去除效果。組合工藝對色度的去除率達50%,其中臭氧單元對色度去除的貢獻為33.3%,混凝沉淀過濾及紫外照射分別為11.1%和14.6%。組合工藝出水的濁度低于1NTU,主要貢獻單元為混凝沉淀過濾單元,去除率為50.8%。經(jīng)過組合工藝處理后的出水色度和濁度完全能夠滿足再生水回用的要求。2.4處理前后污水中有機物的熒光光譜特征城市污水二級處理出水中熒光類有機物主要有腐植酸類、富里酸類、微生物代謝副產(chǎn)物及少量蛋白質(zhì)類有機物。本文進一步研究了水中所含熒光類物質(zhì)在組合工藝深度處理過程中的變化。城市污水深度處理過程中有機物三維光光譜的變化如圖4所示。圖4表明臭氧對二沉水中五個區(qū)域類型的熒光類有機物具有很好的降解作用。二級處理出水中腐植酸類物質(zhì)和溶解性微生物代謝副產(chǎn)物類物質(zhì)熒光峰強度分別為442.5和347.9,組合工藝對熒光類物質(zhì)具有較好的去除效果。腐植酸類有機物去除率為22%,主要在臭氧化過程,微生物代謝產(chǎn)物的去除主要的貢獻單元為臭氧及混凝沉淀砂濾,去除率分別為17%、10.8%。2.5深度處理工藝污水的再生利用對緩解水資源緊缺和改善水環(huán)境都有重要的意義,然而由于再生水中可能含有病原細菌、病毒、寄生蟲等病原體,再生水利用的環(huán)境與健康問題一直受到廣泛的關(guān)注,消毒過程就成為再生水生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。如果消毒不充分,致病菌就會對人體健康產(chǎn)生威脅。該污水深度處理組合工藝采用次氯酸鈉與紫外消毒工藝對處理過程中的水進行消毒。處理過程指示病原微生物及細菌總數(shù)的變化如圖5所示。由圖5可以看出,深度處理工藝進水總大腸菌群、糞大腸菌群及細菌總數(shù)分別為6.8×106、6.1×106和1.8×107cfu/L?？偞竽c菌群、糞大腸菌群及細菌總數(shù)三者在組合工藝個處理單元處理過程變化規(guī)律不同,其中總大腸菌群主要通過臭氧和次氯酸鈉單元及紫外單元去除,去除率分別為99.99%和99.9%。糞大腸菌群經(jīng)過臭氧和次氯酸鈉處理后數(shù)量降低了105,經(jīng)過混凝沉淀過濾糞大腸菌群<3cfu/L。細菌總數(shù)在各處理單元去除效率相當,組合工藝的總?cè)コ蕿?03,出水中約為104。上述結(jié)果表明該組合工藝能夠很好地去除二級水中的病原微生物,出水能夠達到再生水回用的衛(wèi)生學(xué)指標的要求。3回用水水質(zhì)保證回用水臭氧-混凝沉淀過濾-紫外組合工藝可以有效降低出水的色度和濁度等感官指標。運行穩(wěn)定時,工藝出水色度能夠保證在15度以下,濁