城市污水再生水處理工藝試驗(yàn)

劉海燕，李樹(shù)苑，付樂(lè)

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430010)

摘要采用混凝沉淀、混凝沉淀過(guò)濾、直接過(guò)濾和投加碳源和除磷藥劑過(guò)濾等工藝對(duì)城市污水二級(jí)處理出水進(jìn)行再生水處理試驗(yàn)，出水水質(zhì)目標(biāo)要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，并且TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L。結(jié)果表明混凝沉淀、混凝沉淀過(guò)濾、直接過(guò)濾對(duì)懸浮性污染物有一定的去除作用，其中混凝沉淀過(guò)濾效果最好，濾后水中CODCr、TP、濁度平均濃度和平均去除率分別為26.8mg/L、0.07mg/L、1.10 NTU和38.6%、86.1%、68.4%，但三者對(duì)氮的去除效果均較差，TN平均去除率分別為1.1%、3.9%和4.0%；投加碳源和化學(xué)除磷藥劑混合后過(guò)濾，氮、磷去除效果良好，濾后水TN、TP、濁度的平均濃度和平均去除率分別為5.24mg/L、0.09mg/L、1.33 NTU和48.7%、83.8% 、75.6%。

關(guān)鍵詞城市污水再生水混凝沉淀過(guò)濾脫氮除磷

中圖分類號(hào)：TU992文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

[收稿日期]2014-12-15

[基金項(xiàng)目]國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(2005AA601010)

[作者簡(jiǎn)介]劉海燕(1971—)，女，碩士研究生，高級(jí)工程師，從事給水、排水、污泥等設(shè)計(jì)、研究工作。電話： 027-82424865；E-mail： znylhy@163.com。

Experiment of Technological Process of Reclaimed Water Treatment for Urban Sewage

Liu Haiyan, Li Shuyuan, Fu Le

(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Wuhan430010,China)

AbstractThe experiments of reclaimed water for urban sewage secondary treated water were carried out by coagulation sedimentation, coagulation sedimentation filtration, direct filtration and filtration with carbon source and dephosphorization agent, and the effluent quality must reach grade I A, TN ≤10mg/L, TP≤ 0.3mg/L. The results show that coagulation sedimentation, coagulation sedimentation filtration and direct filtration have an effect on suspended pollutant; coagulation sedimentation filtration has a best effect, by which average CODCr, TP, turbidity and their removal rates are 26.8mg/L, 0.07mg/L, 1.10 NTU and 38.6%, 86.1%, 68.4%. Removal effect of nitrogen is not good by such three processes and average removal rates of TN are 1.1%, 3.9% and 4.0%, respectively. Removal effect of nitrogen and phosphorus are good by filtration with carbon source and dephosphorization materials, by which average TN, TP, the turbidity and their removal rates are 5.24mg/L, 0.09mg/L, 1.33 NTU and 48.7%, 83.8%, 75.6%.

Keywordsurban sewagereclaimed watercoagulation and sedimentationfiltrationremoval of nitrogen and phosphorus

日益嚴(yán)重的水資源短缺和水環(huán)境污染問(wèn)題，使城市污水深度處理越來(lái)越受到重視[1,2]?；炷恋?、過(guò)濾深度處理技術(shù)因出水水質(zhì)穩(wěn)定、技術(shù)成熟可靠而得到廣泛關(guān)注[3]，但傳統(tǒng)的混凝沉淀、過(guò)濾工藝有時(shí)難以滿足氮磷深度凈化的要求。通過(guò)中試，比較了混凝沉淀、混凝沉淀過(guò)濾、直接過(guò)濾和加藥過(guò)濾等工藝對(duì)城市污水深度處理的效果，提出較優(yōu)的再生水工藝方案，使出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滿足TN≤10mg/L、TP≤0.3mg/L。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1裝置及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)施建在西南地區(qū)某污水廠內(nèi)，試驗(yàn)裝置如圖1所示。各種藥劑均采用計(jì)量泵投加。

圖1　試驗(yàn)裝置示意圖 Fig.1　Schematic Diagram of Experimental Equipment

本試驗(yàn)進(jìn)行混凝沉淀、混凝沉淀過(guò)濾、直接過(guò)濾和投加碳源及除磷藥劑過(guò)濾四種工藝的研究。前兩種工藝同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，分別在沉淀池和濾池出水處取樣化驗(yàn)；直接過(guò)濾試驗(yàn)中，直接提升二沉池出水進(jìn)入濾池；投藥過(guò)濾試驗(yàn)在提升水泵的吸水口處并列設(shè)有兩根加藥管，分別用于投加碳源—甲醇和化學(xué)除磷藥劑聚鐵，藥劑經(jīng)提升水泵混合均勻。

1.2原水水質(zhì)

試驗(yàn)原水為污水廠二沉池出水。該污水廠采用污泥兩點(diǎn)回流A/A/O工藝，二級(jí)處理出水CODCr、TN、TP、濁度、pH平均值分別為40.2mg/L、11.6mg/L、0.50mg/L、4.21 NTU和7.26。

1.3主要工藝參數(shù)

六格孔室絮凝池與混合池合建，水量為860L/h，機(jī)械混合時(shí)間為40s，絮凝時(shí)間為15min；沉淀及過(guò)濾水量為200L/h，沉淀池表面負(fù)荷為0.76m3/m2·h；濾速為6.4m/h，濾層厚度為1.6m，反沖洗氣沖強(qiáng)度為15L/s·m2，氣水同時(shí)沖洗時(shí)水沖強(qiáng)度為4L/s·m2，水單獨(dú)沖洗強(qiáng)度為6L/s·m2；沖洗歷時(shí)： 氣沖1.5min，氣水同時(shí)沖洗4min，單獨(dú)水沖6.5min，總歷時(shí)12min?；炷恋磉^(guò)濾試驗(yàn)中絮凝劑采用硫酸鋁，投加量為30mg/L；加藥過(guò)濾試驗(yàn)中，甲醇投加量為20mg/L、聚鐵投加量為7.5mg/L。

1.4分析方法

CODCr采用儀器法(美國(guó)Hach公司 COD反應(yīng)器-DR/2000分光光度計(jì))測(cè)定、TN采用過(guò)硫酸鉀氧化—紫外分光光度法測(cè)定、TP采用過(guò)硫酸鉀消解—鉬酸銨分光光度法測(cè)定、濁度采用儀器法(美國(guó)Hach公司2100濁度計(jì))測(cè)定、SS采用重量法測(cè)定。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1CODCr的去除

CODCr的去除效果如圖2所示。試驗(yàn)設(shè)施所在的污水廠進(jìn)水屬于低碳源污水，二級(jí)處理出水CODCr濃度較低，均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)(GB 18918—2002)，達(dá)標(biāo)率為100%。經(jīng)幾種深度處理工藝處理后，CODCr濃度均有不同程度的降低?；炷恋韺?duì)有機(jī)物的去除率較低[4]，平均值為20.2%，混凝過(guò)程中生成的細(xì)小絮體難以沉淀，但可以通過(guò)過(guò)濾去除，濾后水中CODCr去除率達(dá)到38.6%。而直接過(guò)濾中CODCr去除率僅為18.5%，這是因?yàn)槎?jí)處理出水中CODCr以溶解態(tài)的存在形式為主[5]，難以過(guò)濾去除。由于有機(jī)物濃度較低，為了進(jìn)一步脫氮，需投加碳源—甲醇強(qiáng)化反硝化，但這也影響加藥過(guò)濾工藝對(duì)CODCr的去除效果，去除率較低，為11.8%。運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)根據(jù)二級(jí)處理出水合理控制甲醇的投加量，若投加量過(guò)低，則達(dá)不到反硝化脫氮效果；若投加量過(guò)高，則濾后水中有機(jī)物濃度可能比進(jìn)水高。

圖2　COD Cr的平均去除效果 Fig.2　Effect of Average Removal of COD Cr

2.2TN的去除

圖3　TN的平均去除效果 Fig.3　Effect of Average Removal of TN

2.3TP的去除

圖4　TP的平均去除效果 Fig.4　Effect of Average Removal of TP

2.4濁度的去除

幾種工藝對(duì)濁度的去除效果如圖5所示。由于污水處理廠二級(jí)出水在進(jìn)行混凝處理的過(guò)程中所形成的絮體較為細(xì)小，難以有效沉淀去除，混凝沉淀對(duì)濁度的去除效果較差，平均去除率僅為18.7%。進(jìn)一步過(guò)濾處理時(shí)，因脫穩(wěn)顆粒已形成一定大小的絮體并具有良好的絮凝性能，即較低的電位[2]，因此較易在過(guò)濾過(guò)程中通過(guò)接觸絮凝作用而被有效去除，過(guò)濾后去除率明顯提高，達(dá)到68.4%，濾后水中平均濁度為1.1NTU。直接過(guò)濾對(duì)濁度也有較好的去除效果，平均去除率為56.7%；加藥微絮凝后，去除率進(jìn)一步提高，濾后水中平均濃度和平均去除率分別為1.3NTU和75.6%。

圖5　濁度的平均去除效果 Fig.5　Effect of Average Removal of Turbidity

2.5幾種工藝的分析

本試驗(yàn)采用混凝沉淀池和砂濾池二個(gè)基本工藝單元，通過(guò)組合形成若干種工藝流程： ① 混凝沉淀工藝；② 直接過(guò)濾；③ 混凝沉淀+過(guò)濾工藝；④ 投藥過(guò)濾(除磷藥劑或碳源或除磷藥劑+碳源)；⑤ 混凝沉淀(投加除磷藥劑)+投加碳源脫氮濾池等工藝流程，由于工藝流程簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)上沒(méi)有顯著差異，投資一般混凝沉淀工藝<過(guò)濾<混凝沉淀+過(guò)濾。

3結(jié)論

(1) 混凝沉淀對(duì)CODCr、TP、濁度都有一定的去除效果，平均去除率分別為20.2%、39.3%和18.7%。過(guò)濾后水質(zhì)進(jìn)一步提高，濾后水中三者平均濃度和平均去除率分別為26.8mg/L、0.07mg/L、1.10 NTU和38.6%、86.1%、68.4%，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于GB 18918—2002一級(jí)A標(biāo)。

(2) 直接過(guò)濾對(duì)TP、濁度有較好的去除效果，出水平均濃度分別為0.31mg/L、1.61 NTU，平均去除率分別為37.1%、56.7%，對(duì)CODCr也有一定的去除作用，平均去除率為18.5%。

(4) 投加碳源—甲醇和化學(xué)除磷藥劑—聚鐵后過(guò)濾，對(duì)氮、磷、濁度等均具有良好的去除效果，濾后水中TN、TP、濁度的平均濃度和平均去除率分別為5.24mg/L、0.09mg/L、1.33 NTU和48.7%、83.8%、75.6%。

(5) 針對(duì)該試驗(yàn)原水，加藥過(guò)濾是一種較好的深度處理工藝，可以經(jīng)濟(jì)有效地降低出水中氮、磷等污染物的濃度。

(6) 在污水廠二級(jí)處理出水水質(zhì)穩(wěn)定且需要深度凈化總氮、總磷的情況下，如懸浮物濃度較高時(shí)(20mg/L左右)，采用在混凝沉淀池投加除磷藥劑、在濾池前投加碳源的工藝流程；如懸浮物濃度較低時(shí)，直接在濾池前投加碳源和除磷藥劑的工藝流程。

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