纖維束過(guò)濾器用于石化廢水的回用處理

摘 要：隨著(zhù)二沉池出水濁度的由小變大則對濁度和COD的總去除率也逐漸變大，但存在著(zhù)低濁度情況下出水COD反而偏高的現象，其原因是通常二沉池出水具有非溶解性COD所占比例相對較高的特點(diǎn)，但在低濁度時(shí)水中懸浮物較少，而溶解性COD比例較大。

1　工藝流程��

目前，水資源短缺已成為經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，而廢水回用是解決水資源緊缺最方便、有效的方法之一。在總結以往試驗結果的基礎上，天津石化公司建成了以纖維束過(guò)濾器為核心工藝的廢水回用水質(zhì)深度處理裝置，其流程見(jiàn)圖1。

該系統的原水為化工、化纖等廠(chǎng)的生產(chǎn)廢水和生活污水的二級處理(主體工藝為UNOX純氧曝氣活性污泥法)出水，其COD為40～100mg/L，濁度為5～30NTU。

過(guò)濾器把出水濁度和水頭損失作為控制指標，同時(shí)測定COD。該系統的出水一部分用于沖廁或澆灌綠地，一部分用作循環(huán)冷卻補水(COD＜40mg/L，濁度＜5NTU，pH=6～9)。

針對二沉池出水水質(zhì)存在一定波動(dòng)性的情況選取了有代表性的25個(gè)完整的過(guò)濾周期，按照濁度＜10NTU、10～15NTU、＞15NTU分低、中、高三個(gè)檔次分別進(jìn)行討論。

2　結果及分析
①低濁度時(shí)��

運行結果表明(共6個(gè)周期)，在二沉池出水濁度較低的情況下，不投加絮凝劑而直接用過(guò)濾器過(guò)濾即可使出水水質(zhì)達到回用要求，如當二沉池出水的平均濁度為8.6NTU時(shí)，直接過(guò)濾出水的平均濁度為2.0NTU，過(guò)濾周期可達24h(過(guò)濾周期終點(diǎn)的出水濁度為3.7NTU)；當二沉池出水濁度＜5NTU時(shí)，在保證出水濁度(＜2NTU)低于回用標準的條件下過(guò)濾器可連續運行48h以上并仍有明顯的去濁效果，且水頭損失仍未達到0.08MPa的極限值。

在二沉池出水濁度較低的情況下還進(jìn)行了投加或不投加絮凝劑兩種運行狀況的對比。當二沉池出水水質(zhì)相近時(shí)，周期1(投加絮凝劑9.6mg/L，以Al2O3計，下同)和周期2(未投加絮凝劑)的出水水質(zhì)無(wú)顯著(zhù)差異，但周期3(絮凝劑投量為4.8mg/L)的出水水質(zhì)有明顯改善，這說(shuō)明當二沉池出水濁度較低時(shí)須嚴格控制投藥量，投藥量過(guò)多不僅增加了運行費用，還可能因絮凝劑自身再吸附而影響出水水質(zhì)。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

為了比較低濁度情況下系統對COD的去除效果，在周期1和周期2的運行過(guò)程中還對COD進(jìn)行了檢測。結果表明，因二沉池出水的COD值一般較低，所以無(wú)論投藥與否濾后水的COD值均能達到回用要求，但投加絮凝劑可使整個(gè)處理系統對COD的去除率比不投加絮凝劑的提高5%。

②中濁度時(shí)

在生產(chǎn)廠(chǎng)排污相對穩定、污水處理裝置基本滿(mǎn)負荷運行時(shí)，二沉池出水處于中濁度的情況較多，此時(shí)二沉池出水的濁度為10～15 NTU，COD為40～80mg/L。在此條件下進(jìn)行了不投藥(4個(gè)周期)、低投藥量(7個(gè)周期)和高投藥量(3個(gè)周期)的試驗。結果表明，不投藥時(shí)的平均濁度去除率為71.0%，比總平均濁度去除率低8.2%，過(guò)濾出水的平均濁度為3.3NTU(比總平均值高0.8NTU)；投藥時(shí)對濁度的平均去除率為81.8%，過(guò)濾出水的濁度平均值只有2.2NTU，這說(shuō)明適當投加絮凝劑有助于去除水中的懸浮物而降低其濁度。

投藥量在5.0～10.0mg/L之間的7個(gè)運行周期的出水濁度平均值為1.7NTU，總平均濁度去除率達到了86.6%；而投藥量＞10.0mg/L的3個(gè)運行周期的出水濁度平均值為3.4NTU，總平均濁度去除率只有68.2%，這說(shuō)明投藥量過(guò)大反而產(chǎn)生負效應，所以在二沉池出水為中濁度的情況下一定要嚴格控制絮凝劑的投量。從過(guò)濾周期來(lái)看，14個(gè)周期的平均運行時(shí)間為22.5h，其中不投藥時(shí)的平均運行時(shí)間為21h，投藥量＜10.0mg/L時(shí)的平均運行時(shí)間為24h，投藥量＞10.0mg/L時(shí)的平均運行時(shí)間為20.8h�？梢�(jiàn)，適量投加絮凝劑有助于延長(cháng)過(guò)濾器的運行時(shí)間。

運行中發(fā)現，投加絮凝劑時(shí)濁度的去除主要由沉淀池承擔，即總去除率(81.8%)中的59.5%由沉淀池承擔，過(guò)濾器只去除其余的22.3%；不投加絮凝劑時(shí)，濁度的去除主要由過(guò)濾器承擔，即總去除率(71.0%)中的18.4%由沉淀池承擔，過(guò)濾則去除其余的52.6%。產(chǎn)生上述現象的原因是二沉池出水為中濁度時(shí)，其懸浮物較多且含有大量膠體狀物質(zhì)，若不投加絮凝劑則在水流經(jīng)沉淀池時(shí)只有少量大顆粒懸浮物被去除，大部分需要在過(guò)濾器中被去除。

盡管過(guò)濾器可有效地吸附截留水中的懸浮物，但穩定在水中的較小的膠體顆粒隨著(zhù)水流會(huì )向纖維濾料深層轉移，直至穿透。因此，雖然直接過(guò)濾對濁度的去除率不算低，但出水濁度仍較高且過(guò)濾周期偏短。在運行時(shí)適量投加絮凝劑后，二沉池出水中的大部分膠體及其他懸浮雜質(zhì)會(huì )在絮凝劑的作用下形成大顆粒礬花在沉淀池中去除，這就減輕了過(guò)濾器的負擔，從而既保證了出水濁度較低，又延長(cháng)了過(guò)濾周期。

為了解整個(gè)系統對COD的去除規律，筆者對其中五個(gè)周期的COD進(jìn)行了檢測，結果表明經(jīng)混凝、沉淀、過(guò)濾處理后，整個(gè)工藝對�獵OD的總平均去除率達48.2%，其中沉淀池對COD的平均去除率為33.2%，過(guò)濾器對COD的平均去除率為15.0%。二沉池出水COD的平均值為60.8mg/L，經(jīng)混凝沉淀后其值降至40.3mg/L，最終過(guò)濾出水COD的平均值為31.2mg/L，滿(mǎn)足回用要求。同時(shí)還可知，在加藥運行時(shí)COD的去除同樣主要由沉淀池承擔，這是由于水中的COD大部分以非溶解狀態(tài)存在，投加絮凝劑后其隨著(zhù)絮凝體在沉淀池中沉淀而被去除，從而減輕了過(guò)濾器的負擔，在過(guò)濾周期較長(cháng)的情況下還能保證出水COD達標。有石化廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
 
③高濁度時(shí)

當平均進(jìn)水濁度＞15NTU、COD為70～100mg/L時(shí)，必須進(jìn)行混凝、沉淀、過(guò)濾處理。結果表明，在絮凝劑平均投量為15.6mg/L時(shí)該處理系統對濁度的平均去除率高達91.9%(沉淀池和過(guò)濾器的去除率分別為72.9%和19.0%)�？梢�(jiàn)在二沉池出水濁度高時(shí)，沉淀池起著(zhù)至關(guān)重要的作用，即二沉池出水中的絕大部分懸浮物在沉淀池內經(jīng)沉降去除，而過(guò)濾器起到了保證出水水質(zhì)最終達標的作用。

運行中發(fā)現，斜管沉淀池在運行初期對懸浮物的去除效果非常明顯，反應池中形成的許多大片礬花在沉淀池中的沉降效率極高，沉淀池出水清澈見(jiàn)底、斜管清晰可見(jiàn)。隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)(一般超過(guò)16h后)則會(huì )出現越來(lái)越多的斜管被絮凝體堵塞的現象，隨之而來(lái)的便是沉淀池表面出現大量不能沉降下去的礬花。這些礬花隨著(zhù)沉淀池出水進(jìn)入過(guò)濾器，加大了過(guò)濾器的負擔，并最終導致過(guò)濾運行因出水濁度超標而結束。

其主要原因是在二沉池出水濁度高的情況下，投藥后水中形成了很多沉降性能較差的絮凝體，由于斜管沉淀池的形式為逆向流，故沉淀池運行一段時(shí)間后這些沉降性能較差的絮凝體就會(huì )充盈沉淀池的集泥槽，同時(shí)堵塞部分斜管的下部進(jìn)水端，于是其他斜管中的上向水流速度就會(huì )大于設計值，從而把原應下向沉降的絮凝體帶上來(lái)，形成沉淀池翻泥現象�；煊写罅啃跄�體的沉淀池出水進(jìn)入過(guò)濾泵后，高速旋轉的葉輪會(huì )將絮凝體打碎，使之又成為水中穩定存在的小懸浮顆粒，結果導致過(guò)濾出水濁度變大。幾經(jīng)摸索，技術(shù)人員終于找到了解決這一問(wèn)題的方法，即將沉淀池的間隔排泥方式改為連續排泥，且要在連續運行48h后將沉淀池放空一次，同時(shí)沖洗掉斜管表面積存的絮凝體塊。

二沉池出水濁度高時(shí)，COD值也比前兩種情況的高。檢測(5個(gè)周期)結果表明，當二沉池出水濁度高時(shí)整個(gè)處理系統對COD的去除效率比前兩種情況的高，如二沉池出水COD平均為81.2mg/L，沉淀出水COD平均為59.6mg/L，過(guò)濾出水的為36.1mg/L，符合回用水水質(zhì)要求。整個(gè)系統對COD的總去除率達到了55.5%，其中沉淀池對COD的去除率為26.4%、過(guò)濾器對COD的去除率為29.1%，這說(shuō)明沉淀和過(guò)濾對COD的去除作用相當，二者不可或缺。因此，既要通過(guò)投加適量絮凝劑發(fā)揮沉淀池的沉淀作用，又要通過(guò)調整過(guò)濾器膠囊充水量等方式充分發(fā)揮過(guò)濾器的過(guò)濾作用。

3　結語(yǔ)

①為使出水達到回用要求，整個(gè)處理系統在不同的二沉池出水水質(zhì)時(shí)的運行條件不同，同時(shí)沉淀、過(guò)濾對濁度和COD的去除作用也不盡相同。隨著(zhù)二沉池出水濁度的由小變大則對濁度和COD的總去除率也逐漸變大，但存在著(zhù)低濁度情況下出水COD反而偏高的現象，其原因是通常二沉池出水具有非溶解性COD所占比例相對較高的特點(diǎn)，但在低濁度時(shí)水中懸浮物較少，而溶解性COD比例較大。由于該處理系統只對懸浮雜質(zhì)去除效率較高，而對溶解性物質(zhì)幾乎沒(méi)有什么去除作用，所以如果二沉池出水濁度低時(shí)其COD值偏高，這勢必造成過(guò)濾出水的COD值偏高。

②從理論上講，初期水頭損失大或水頭損失增長(cháng)過(guò)快都會(huì )影響過(guò)濾器的經(jīng)濟運轉和運行周期。在實(shí)際運行中，過(guò)濾水頭損失都有隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)而逐漸增長(cháng)的趨勢，但縱觀(guān)運行結果，25個(gè)過(guò)濾運行周期中有24個(gè)是以過(guò)濾出水濁度＞5NTU或運行時(shí)間過(guò)長(cháng)而結束的，只有1個(gè)是以過(guò)濾水頭損失達到0.080MPa為終點(diǎn)的。

③絮凝劑的投量直接影響回用水的成本，而從運行過(guò)程中也發(fā)現無(wú)論二沉池的出水濁度在哪個(gè)范圍，絮凝劑的投量都有一個(gè)最佳范圍。

④在二沉池出水COD值較大的情況下(與濁度高、低無(wú)關(guān))，有時(shí)單靠調整絮凝劑的投量并不能完全保證回用水水質(zhì)達標，這時(shí)投加少量的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺能使水質(zhì)有所改善。來(lái)源：中國環(huán)保頻道