水厂生产废水回用和污泥处理工艺研究及应用陈小军

水厂生产废水回用和污泥处理工艺研究及应用陈小军

发表时间：2019-12-12T15:50:01.720Z 来源：《工程管理前沿》2019年22期作者：陈小军周志强[导读] 根据自来水厂生产废水水质特征，对比了常规回用水处理技术及膜处理回用技术的优缺点摘要：根据自来水厂生产废水水质特征，对比了常规回用水处理技术及膜处理回用技术的优缺点。分析认为，膜分离回用技术出水浊度低、可有效控制消毒前体物质及致病微生物,同时回收率高、运行费用低，是一种安全有效的生产废水回用方式。

关键词：自来水厂；生产废水；回用；膜分离；

水厂节水主要是生产废水的减量化和安全回用，我国大多数以地表水为水源的城市水厂生产废水占取水量的3%～7%，若能将该部分水合理回收利用，节能减排，则会节约大量的宝贵水资源，极大地促进水资源的循环利用和国家的可持续健康发展。

一、水厂生产废水组成及水质分析

水厂的生产废水主要包括反应沉淀池排泥水、滤池反冲洗废水以及污泥脱水车间的压滤水，占整个水厂日产水量5%左右，对这部分水进行回用不仅可以节约水资源，降低水厂生产运行成本，还可以减少生产废水的排放量。水厂生产废水中滤池反冲洗水水质较好，水量占日产水量2．5%左右，反应沉淀池排泥水和脱水机压滤水水质相对较差，水量占日产水量2．5%左右。但受原水水质、处理工艺、药剂投加量等因素影响，生产废水水质不尽相同。根据水厂生产废水水质指标分析，主要具有以下特点:(1)滤池反冲洗水、排泥水和压滤水混合液的水质明显劣于原水水质，不宜直接回用。(2)滤池反冲洗废水的浊度相对稳定，且浊度相对较低，排放量变化较小，含泥浓度低，一般含固率仅为0．02%～0．04%。(3)反应沉淀池排泥水和压滤水混合液的浊度远高于滤池反冲洗水，且含泥浓度较高，其水量与水质随原水水质的不同而有较大变化。(4)沉淀池排泥水和压滤水混合液中的细菌总数高达数万CFU/mL，是原水细菌总数的上千倍。（5）通过对悦来水厂排泥水进行监测发现，高密池排泥水量约为1/15000m3，排泥浓度不小于3%，满足直接脱水要求。

二、生产废水处理回用技术分析

处理后回用指生产废水上清液经处理后，水质满足原水的常规化学指标和生物指标再回收。在各种处理工艺中，膜分离技术由于高效安全性得到较广泛的重视。

1.常规处理回用技术。水厂生产废水常规理技术包括沉淀、微砂辅助沉淀、气浮、颗粒床过滤等技术，这些技术应用于生产废水回用方面有显著的特点。沉淀技术是应用最广的反冲洗废水预处理技术，工艺比较成熟，通常需投加混凝剂来降低出水的色度、COD、SS等指标，确保出水水质达到设计要求和回用要求。根据生产废水水量设计的处理构筑物一次性投资低，运行费用较低；但是理想的沉淀效果难以达到，单纯的混凝-沉淀一般不能达到水处理要求，一般需要加砂滤保证水质；混凝剂投加量因水质变化难以精确控制，这也导致沉淀效果变差。此外，混凝-沉淀回用滤池反冲洗废水会引起致病微生物的增加，这种技术回用滤池反冲洗废水是不太可靠的。微砂辅助沉淀工艺是通过添加微砂和一种混凝剂来提高絮凝和澄清的效果，特点是适用性强，既可适用于低温、低浊、高藻水，又可适应高浊水。采用微砂辅助沉淀工艺处理生产废水打破了泥水排放量为工艺设计水处理能力的3%或6%的限制，有效地减少了泥水排放量。但微砂辅助沉淀工艺相对复杂、投资较高。相关资料表明，日供水25万m3·d-1经Actiflo技术改造提高至33万m3·d-1，工程投资需4200万元。气浮法是使悬浮物附着气泡而上升到水面，从而分离水和悬浮物的水处理方法。通常所指的气浮多是加压溶气气浮。某水厂采用加压气浮工艺对生产排泥水处理系统进行改造，每日节水量可达到水厂日供水量的2%～4%，出泥含固率在22%以上。对压力溶气气浮工艺浓缩水厂排泥水研究表明，排泥水浓缩后含固率可以达到3%以上，满足板框压滤机运行要求，有良好的脱水效果。气浮工艺的优点是对密度低的颗粒物有较好的去除效果，可降低混凝剂的投加量。但气浮技术设备复杂、运行过程控制参数多，维护费用高，操作复杂，一次性投资高，也可能会引起出厂水致病微生物增加的问题，限制了在生产废水回用方面的应用。颗粒床过滤是一种深层过滤技术，主要用于去除水和废水中的悬浮物、胶体和微生物等，是一种有效的滤池反冲洗水回用处理技术。

2.膜回用技术。膜分离技术主要机理是机械筛滤作用，常用的以压力为推动力的膜分离技术有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）以及反渗透（RO）等，水厂生产废水处理研究中应用较多的是超滤和微滤技术。超滤是一种安全有效的技术，对隐孢子虫、贾第虫、细菌和病毒的去除效果方面，可认为是一种“全截留”的处理方法。膜分离技术在生产废水方面表现出良好的处理效果，膜处理出水中悬浮固体物、有机物、金属物质（铁、锰、铝）含量较低。采用陶瓷微滤膜过滤技术，分别对滤池反冲洗水、反冲废水和沉淀池排泥水混合液进行了处理，结果显示，膜出水浊度小于0.1NTU、总铁含量小于0.01mg·L-1、总锰含量小于0.005 mg·L-1、总铝含量为0.03 mg·L-1。大量研究表明，超滤技术处理滤池反冲洗废水表现出良好的去除效果：超滤膜出水平均浊度小于0.12NTU，总大肠杆菌数为0，膜对COD及UV254的去除率均为20%～80%，膜出水的总铁含量<0.3mg·L-1，COD及UV254分别稳定在0.6mg·L-1和0.009 cm-1左右。将10%UF处理的滤池反冲水和水厂滤池出水混合，研究显示混合液不会对水中生物稳定性和消毒副产物（THM、HAAs）造成影响，超滤膜出水可以作为一种新的、安全的水源。对膜进行连续维护性清洗，能够避免膜滤出水遭受细菌污染，从而在没有任何安全隐患的条件下回用。膜技术存在的主要问题是膜污染严重。生产废水回用研究中，膜前预处理能够增大膜通量，减少膜污染，投加混凝剂是一种重要方法。研究表明，沉淀-电中和型混凝剂对降低膜污染效果最好，其次是电中和型混凝剂，当滤池反冲洗水中主要是亚微米级颗粒，采用聚合铝效果最佳。在超滤处理生产废水试验中考察了硫酸铝、三氯化铁、聚铝、聚铁及PAM的混凝沉淀效果及除浊效果,结果显示，聚铝对浊度的去除效果最好，除浊率>70%，最佳投加量为4 mg·L-1，除浊率>75%。目前国内关于膜分离技术处理反冲洗废水的研究工作少有报道。采用浸入式中空纤维膜处理水厂沉淀池排泥水，结果表明，在膜通量0.38m3·m-2·d-1条件下，膜出水水质优于国家饮用水水质标准，膜过滤处理后的污泥含水率<98%。对超滤膜处理生产废水的研究一致表明，产水可达到现行的国家饮用水水质标准（GB5749-85），回收率达到95%。

3.处理回用技术比较。常规处理回用与膜回用技术综合对比见表1。