滤池反冲洗废水回用生产性试验研究_柯水洲

滤池反冲洗废水回用生产性试验研究

柯水洲　袁辉洲　李　宁　曾富益

提要　以湘江原水为研究对象,对滤池反冲洗废水回用进行了小试及生产性试验研究,结果表明,采用滤池反冲洗废水直接回收至反应池,不仅可以回收水量,而且还能提高反应沉淀效果,具有较好的经济效益和环境效益。

关键词　滤池反冲洗废水　回用　混凝　冲击负荷　二次污染0　引言

我国自来水厂在常规的水处理运行中,滤池反冲洗水约占总产水量的3%～8%。目前多数水厂将反冲洗废水直接排放,既浪费能量,浪费水资源,又造成环境污染,淤塞河道。美国各州从本世纪50

年代就开始相继制订法规,禁止自来水厂向水体直接排放废水。此外,从水处理混凝的角度出发,可以利用反冲洗废水中已形成的矾花颗粒对混凝的有利作用,改善水处理工艺的混凝沉淀性能,节省混凝剂的投加量。

本试验研究采用直接回收利用滤池反冲洗废水的办法,将滤池反冲洗废水直接抽送至反应池起端,通过对比试验,考察投加反冲洗废水后对混凝、反应、沉淀的影响,测定沉淀池出水浊度、pH值、耗氧量、NH3—N以及滤后水中的铁、锰、锌、钙、镁、铝、铅、镉、汞等的含量,本试验研究从1996年7月开始,到1998年9月初全部结束,历时两年多,进行了多种水温条件下具有典型浊度原水的小试和生产性试验。

1　湘江水源水质

湘江长沙段水源水质基本情况见表1,

作为地面水源,具有一定的代表性。

表1　湘江长沙段水源典型水质基本情况

项目

浊度/NTU色度/度pH

总硬度(CaCO3)/mg/L总溶解固体/mg/L氨氮/mg/L亚硝酸盐氮/mg/L

指标10～300

15～257.4～7.665～110150～1800.1～0.70.02～0.1

项目

硝酸盐氮/mg/L

耗氧量/mg/L溶解氧/mg/L铅/μg/L锰/mg/L细菌/个/mL　

指标1～22～64～7变化较大<0.4变化较大900～1700

2　小试及其结果

小试在实验室进行,采用烧杯试验法,试验装置为定时变速六联搅拌机,模拟水厂混合、反应及沉淀过程,测定浊度、pH值、Zeta电位等,通过对各种水温条件下的几种典型浊度的原水进行试验,得出以下结果:

(1)实验室中最佳反冲洗废水投加比例为5%～10%;(2)混凝剂为聚合硫酸铝。在沉淀出水浊度基本相同的情况下,加入反冲洗废水时,可节省混凝剂25%～30%;

(3)在最佳混凝剂投加量时,水中粒子的Zeta电位在-5mV～0mV之间;(4)加入反冲洗废水混合反应时,所形成矾花的沉降速度明显大于同等情况下未加入反冲洗废水的矾花沉降速度。

3　生产性试验及数据

根据小试及其结果,进行生产性试验。生产性试验在长沙五水厂进行。五水厂产水规模为30万m3/d,回转式隔板反应池、平流式沉淀池、双阀滤池和普通快滤池,分4组,每组处理能力75000m3/d,

图1　生产性试验流程图

　.25　No5　1999

利用1#、2#作平行试验(见图1)。有关试验数据见表2～表6。4　结论及分析

(1)直接回收利用滤池反冲洗废水,投加至反应池,投加废水适宜的比例为10%～20%。

(2)经对投加废水与不投加废水的两组池进行平行试验比较,在其他条件相同时,投加反冲洗废水

时,可节省混凝剂20%～30%。

(3)能耗的节省在于一泵房水泵扬程与回收水泵扬程之差。

表2　水温30℃～32℃试验典型数据

　　123456

1#21

##

原水浊度/TNU3.83.8

4.54.53.83.83.03.02.82.81.51.5

投加反冲洗水比例/%

08

010012013015021

pH值7.357.347.337.347.487.507.367.337.357.367.407.44

投矾量/mg/L18.018.0

15.514.512.212.214.914.99.49.416.716.7

浊度/NTU

1.70.7

1.71.41.81.23.11.03.22.82.41.4

沉淀池出水水质

耗氧量/mg/LNH3-N/mg/L

2.452.21

3.022.643.082.452.652.362.962.462.742.46

0.520.43

0.690.690.400.430.810.830.440.480.380.40

细菌/个/mL

15076

12810613210214878142136124112

2#1#22

#

1#

#

1#2#1#2

#

表3　水温10℃～15℃试验典型数据

　　12345

1#2#1#2#1#222

#

原水浊度/TNU41414040161616162727

投加反冲洗水比例/%

05011015020030

pH值7.547.537.527.547.467.457.567.557.537.54

投矾量/mg/L13.611.214.911.814.911.211.210.714.912.4

浊度/NTU

7.05.26.24.66.24.55.33.36.84.2

沉淀池出水水质

耗氧量/mg/LNH3-N/mg/L

1.531.521.481.461.471.451.541.381.621.54

0.540.500.700.660.410.400.420.380.52

0.48

细菌/个/mL

7668120100666072648468

1#

#

1#

#

表4　水温2℃～3℃试验典型数据

　　12345

1#222

#

原水浊度/TNU9999163163178178

180180179179

投加反冲洗水比例/%

0708010016020

pH值7.547.567.487.527.507.517.537.517.497.50

投矾量/mg/L18.818.818.618.619.319.3

19.219.219.619.6

浊度/NTU

5.13.86.63.75.34.5

5.24.88.36.6

沉淀池出水水质

耗氧量/mg/LNH3-N/mg/L

2.081.901.801.561.571.10

1.021.031.401.27

0.340.330.480.450.640.56

0.540.460.560.52

细菌/个/mL

70687476100110

80748578

1#

#

1#

#

1#2#1#2

#

　Vol.　.5

表5　1#、2#的Zeta电位比较数据

123456

1#2

#

水混合一起处理时,这些颗粒较易形成絮体结绒的核心。同时,由于细颗粒粘附在粗颗粒上的速度较快,是细颗粒相互混凝结絮速度的数倍,这就加快了混凝反应的速度。

b.由絮凝动力学可知,絮凝速度主要取决于水中颗粒的碰撞频率。由于反冲洗废水的加入,处理水中颗粒的个数大大增加,使颗粒间的碰撞次数也大大增加。另外,由于所加入的反冲洗水中的颗粒较大,粒径是原水中颗粒的数十倍甚至数百上千倍,而碰撞次数与粒径的三次方成正比,所以由于颗粒粒径的增大所引起的碰撞次数的增加会更大,并且由于处理水流量的增大,使G值也增大,这样为水中颗粒的碰撞创造了有利的条件。

c.由混凝的微过程研究成果可知,向水中加入的铝盐混凝剂一般在水解时形成多核的金属氢氧化物,是这种形成的金属氢氧化物被吸附到水中扩散的胶体粒子上而形成的矾花的核或细小的矾花。在原水与反冲洗废水混合一并处理时,当加入混凝剂后,水解所形成的金属氢氧化物很容易被反冲洗废水中粗颗粒吸附,形成较大的矾花颗粒,这样它们更易在水中发生与原水中胶体颗粒的有效碰撞,形成更大的矾花,从而使沉淀速度加快。同时,反冲洗废水中的颗粒较原水中混凝反应直接形成的矾花颗粒的间隙水和结合水都少,也就是反冲洗废水中的颗粒的密度更大,这也是增加其颗粒沉降效果的一个重要原因。

(7)所加入的反冲洗废水不仅浊度高,而且含有其它的杂质,这些物质是否在水处理过程中形成累积是本课题非常关注的问题,试验对几种典型的金

投加反冲洗废水比例/%

08010012013015021

Zeta电位/mV-1.69+0.12-0.34+0.30-0.53-0.1400-2.34-2.02-10.66-0.42

1#2#1#2

#

1#2#

1#2#1

#

2#

注:每组数据中,1#、2#池的投矾量相同。

(4)平行试验中,加入反冲洗废水后的矾花沉降性能较好,其沉降曲线的斜率明显大于未加反冲洗废水的沉降曲线的斜率。

(5)当加入一定比例的反冲洗废水到反应池中后,会使反应池和沉淀池的水力负荷加大,缩短停留时间。长沙五水厂沉淀池的设计停留时间为2小时,当加入10%的反冲洗废水后,停留时间为1小时49分,当加入20%反冲洗废水后,停留时间为1小时40分,沉淀池出水水质仍可取得满意的结果,甚至当反冲洗水投加比为30%至40%时,沉淀池的出水浊度仍能满足要求,这说明直接回收反冲洗废水是完全可行的。

(6)加入适当比例的反冲洗废水后,对水的混凝沉淀起着有利作用,分述如下:

a.反冲洗废水中含有大量的较粗颗粒,当与原

12345

1#2#1#2#1#2#1#2#1

#

表6　滤池出水各金属元素的对比数据

投加反冲洗废水比例/%

0709010016020

铁/mg/L0.0420.0170.0590.0590.1870.0970.0630.0480.0570.040

锰/mg/L0.0950.0730.0450.0420.0350.0390.0510.0390.0370.039

锌/mg/L0.0320.0190.0320.0170.0240.0090.004<0.0040.004<0.004

钙/mg/L25.525.822.722.528.627.327.327.426.726.6

镁/mg/L2.462.412.592.482.552.392.612.122.192.36

铝/mg/L0.110.170.120.140.160.180.390.140.060.06

铅/μg/L<0.6<0.62.61.22.82.23.23.412.06.5

镉/μg/L0.60.50.50.30.50.40.70.20.30.4

汞/μg/L0.30.060.

20.14.32.52.02.14.93.8

2#

　.25　No5　1999

周边进水式辐流沉淀池的进水设计方法

吉　宏

提要　从流体力学的角度提出了一种周边进水式辐流沉淀池的布水设计方法,即布水槽内水头损失h2不宜超过布水孔处孔口水头损失h1的10%,并介绍了布水槽内及孔口处水头损失的计算方

法。

关键词　辐流式沉淀池　周边进水式　布水槽　孔口　水头损失

1　问题的提出

辐流式沉淀池的进、出水布置方式有如下几种:(1)中心进水周边出水;(2)周边进水中心出水;(3)周边进水周边出水。

由于周边进水式沉淀池的出水效果较好,被越来越多的工程采用。但是,对周边进水式辐流池进水布置的设计方法目前尚缺乏明确、具体的规范,设计时具有很大的随意性,常引起布水不均匀,影响处理效果,体现不出周边进水的优越性。

2　设计依据

图1为一周边进水辐流式沉淀池的示意图。进水流量为2Q,沉淀池直径为D,布水槽中均匀布置泄水孔2N个,孔径d。

沿进水口处经圆心作一剖面线,

将沉淀池分成属元素和有机物指标进行了检测,数据结果表明,投加反冲洗废水后的沉淀池及滤池出水中,铝、铁、镁、钙、铅、锌、镉、汞、锰等金属元素及有机物指标并没有增加,亦即没有形成累积,杂质主要从沉淀池排泥水中排出。因此直接回收反冲洗废水至反应沉淀池,不会对水处理过程造成“二次污染”。

滤池反冲洗废水直接回收到反应沉淀池,杂质主要在沉淀池中沉淀,作为沉淀池的污泥排出,对沉淀池排泥的处理笔者将另文介绍,最终实现水厂生产废水的“零”排放。

参考文献

1　∏·巴宾科夫.论水的混凝.北京:中国建筑工业出版社,19822　[美]拉塞尔·爱尔·卡尔普.水的净化新概念.北京:中国建筑工

图1　周边进水辐流式沉淀池示意图

两个半圆(见图2),起始端的布水孔a处的孔口流量为qa,末端布水孔b处的孔口流量为qb,全部孔口中以qa和qb相差最大,如达到如下要求:

b

≥0.95qa

则可认为布水均匀性很好。

设辐流池中沉淀区水位标高为H0,布水槽中

a

业出版社,1982

3　许保玖.给水处理理论与设计.北京:中国建筑工业出版社,

1992

4　王建西.净水厂直接回收滤池反冲洗水的工艺研究.给水排水,

1995,21(12)

5　RogerCBales.SurfaceChemistryinWaterTreatment:Reactionsat

theSolid-LiquidInterface.JAWWA,1986,Nov.:50～66

6　PeterEPallo,etal.RecyclingandReuseofFilter-BackwashWaterContainingAlumSludge.WaterSewageWorks,1972,May:123～125

7　HubertLNielsen.AlumSludgeDisposalProblemsandSuccess.

JAWWA,1977,June:335～341

★作者通讯处:柯水洲,袁辉洲　410082,湖南大学土木工程系

李　宁,曾富益　长沙市自来水公司

　收稿日期:1999 1 25

(1)

　Vol.　.5

WATER

&WASTEWATERENGINEERING

CONTENTS

Vol.25No.5May1999

PreliminaryComparisonofPackageMaterialsUsedinBiologicalContactOxidationProcess

　toTreatSlight-PollutedSourceWater………………………………………………………………………MeiXiangetal(1)

Abstract:ThestructuralfeaturesandperformancesofbiologicalcontactoxidationprocesspackedwiththreedifferentkindsofmaterialsYDT,TAandPWTtotreatslight-pollutedrawwaterarediscussedandcomparedinpreliminary.There-sultsshowthateveryoneofthethreewillbesuitableforbiologicalcontactoxidationprocesstotreatslight-pollut-edrawwa-terandsimilarremovalsofammonianitrogenwereobtainedunderthesameoperatingconditionandwiththeapproximatespecificsurfaceareaofpackagematerialbeinginstalled.Furthermoreitisnecessarytostudytheproblemssuchastheopti-mumarrangementofpackagematerialsinsidethereactorandthechangesoftheworkingstatusofthepackagematerialatdifferentqualityofrawwater.PilotInvestigationonReuseofFilterBackwashWater……………………………………………………KeShuizhouetal(4)

Abstract:FieldexperinentsonbenchscaleandpilotplantlevelshavebeendoneinawaterworkswhichtakesrawwaterfromXiangjiangRivertoinvestigatetherecyclingandreuseoffilterbackwashwater.Theresultsshowthatthedirectrecy-clingofbackwashwatertothereactiontankmakesnotonlybotheconomicalandenvironmentalbenefitsforwatersourcesaving,butalsotheimprovementofthereactionandsedimentationprocess.WaterDistributionDesignofPeripheralInletRadialSedimentationTank……………………………………………JiHong(7)

Abstract:Aguidelineforthedesignofwaterdistributionsystemofperipheralinletradialsedimentationtankhasbeenrecommendedbytheauthoronthebasisoffluidmechanics.Attentionsshallbefocussedonthewaterheadlossh2intheinlet

waterdistributingcanal.whichshouldnotexceedover10%oftheheadlossh1atthedistributingorifices.Alsothecalcula-tionmethodsoftheheadlossesinthedistributingcanalandtheorificesaredescribed.

ExplanationandMaintenanceofCalumetWRP…………………………………………………………………ZhouYiping(10)　　Abstract:Theevloutionandmaintenanceintheforegoing70yearsofCalumetWRP,acomponentbelongingtoMetropolitanWaterReclamationDistrictofGreatChicagoarepresented.TheOrganicConstituentsinWaterandTheirImpactonDrinkingWaterQuality………………………LiXiaodongetal(12)

Abstract:Theauthorsdiscussedthetypesoforganicconstituentsinsurfacewatersandtheirimpactondrinkingwaterquality.Themicro-pollutantsfromwastewaterandthedisinfectionby-productshavedirectimpactonthedringingwaterqualityandarethemainorganiccompoundstobecontrolled.Thenaturalorganicsubstancescauseindirectimpactonwaterqualitybyincreasingthecoagulantdosage,theresiduesofaluminumandthedisinfectionby-products.Thealgaecausede-creaseofthecoagulantandfiltratinefficiencyandodorproblems.StudyonNitrificationandDenitrificationofSludgeinHybridBiologicalReactor……………………………WuLiboetal(15)　　Abstract:Sewagewastreatedbyusingthehybridreactorwithporoussuspendedcarriers(polyurethanefoam)asmediaandacomparisionwithconventionalreactorwasmade.Thestudyfocusedonthecapabilityofnitrificationanddenitrificationofthesludgeinthereactors.TheresultshowedthatthehybridreactorhadhighersludgeconcentrationandbetterremovalofpollutantCOD,NH3-NandTNthanthecontrolreactor.WhentheorganicandNH3-Nloadingswerelow,capabilityof

nitrificationanddenitrificationofthesludgewasclose.Astheloadingswereincreased,thecapabilityofnitrificationanddeni-trificationofthesludgebecamedeprssed,butthatofattachedsludgebecameenhanced.Capabilityofdenitrificationofsludgeinthehybridreactorwasmuchgreaterthanthatofsludgeinthecontrolreactor.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xphi.html