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      黃河口地區(qū)城市污水的再生回用技術中試實驗研究

      2018-11-06 03:54:42顧學林張曉敏
      中小企業(yè)管理與科技 2018年10期
      關鍵詞:黃河口溶解性城市污水

      顧學林,張曉敏

      (勝利油田供水分公司,山東東營257061)

      1 引言

      黃河口地處黃河入??诘娜侵薜貐^(qū),地下水較淺,且地下水礦化度較高,一般在5~20g/L[1],容易滲入渠道收集的城市污水中,使城市污水的氯離子含量在1000~5000mg/L之間。黃河口地區(qū)的污水處理工藝均為生化處理,難以去除水中氯離子,致使處理后水中氯離子含量偏高,限制了再生水的回用范圍。黃河口地區(qū)某城市污水處理廠的出水水質:COD:26.59mg/L、NH3-N:1.09mg/L、BOD:6.4mg/L、TN:12.63mg/L、TP:0.3mg/L、SS:5.18mg/L、濁度:0.9、大腸菌:800 個/L、氯離子:2212 mg/L、硫酸鹽:493mg/L、鐵:<0.12 mg/L、錳:<0.01 mg/L、陰離子表面活性劑:<0.05 mg/L、總溶解性固體:1419 mg/L、石油類:0.01mg/L,對照《城市污水再生利用綠地灌溉水質》(GB25499-2010)、《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB18920-2010)、《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》(GB18921-2002)、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》(GBT 19923-2005),只有氯離子和總溶解性固體超出了綠地灌溉水質、城市雜用水水質、工業(yè)用水水質的標準,限制了再生水的回用范圍。目前,黃河口地區(qū)城市污水廠的再生水只能直接回用于景觀用水,因此,需要對黃河口地區(qū)的城市污水廠的出水進一步處理,降低水中的鹽類物質含量,使黃河口地區(qū)的再生水發(fā)揮更大更廣泛的作用。

      2 城市污水的再生工藝概況

      在黃河口地區(qū)某污水廠開展了再生回用工程試驗項目,該地區(qū)城市污水廠處理工藝采用“曝氣沉砂池+AAO生物反應池+二沉池+高密度沉淀池+V型濾池+紫外線消毒池”,出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級A標準,再生處理后全面達到城市污水再生利用的各項水質標準。

      2.1 設計水質

      黃河口地區(qū)城市污水廠的一級A出水與《城市污水再生利用綠地灌溉水質》(GB25499-2010)、《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB18920-2010)、《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》(GB18921-2002)、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》(GBT 19923-2005)進行對比,只有氯化物、溶解性總固體(TDS)、硫酸鹽、總硬度四項指標不滿足其回用水水質要求,如表1所示。

      表1 再生回用工程控制指標與再生水水質標準的比較 單位:mg/L

      2.2 中試工藝設計

      因為黃河口地區(qū)城市污水的再生回用工程的控制指標主要是一價、二價的鹽類物質,所以,雙膜法為再生水回用工程的首選工藝,其工藝流程如圖1所示。

      圖1 工藝流程

      2.2.1 超濾系統(tǒng)

      采用浸沒式超濾系統(tǒng),包括保安過濾器、進水泵、超濾膜池、清洗系統(tǒng)、產(chǎn)水泵及控制儀表六部分。

      采用浸沒式中空纖維超濾膜,外壓式過濾,原水在膜絲內流動,濾后水經(jīng)膜絲過濾后流至膜外,在膜絲內積存的污染物質通過較高流量和較高壓力的水流帶走,為保證膜的過濾性能,過濾同時進行空氣擦洗,且系統(tǒng)30分鐘進行一次氣水聯(lián)洗,反洗液由內向外反向清洗,45s氣水洗45s水洗。每天進行一次化學清洗,化學清洗時投加31%的鹽酸或10%的次氯酸鈉。超濾系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水回到廠內污水管網(wǎng)。

      主要設備參數(shù):設置一組超濾膜池,膜池容積為6m3,正常運行液位為2.1m,處理規(guī)模6m3/h,設有6支超濾單元,膜組件參數(shù):外形尺寸?160×1800mm,膜材料為聚偏氟乙烯(PVDF),膜絲內徑/外徑為0.7mm/1.2mm,膜絲平均孔徑為0.03μm,設計通量為29L/m2·h,膜面積為35m2。一臺進水泵9.6m3/h;一臺網(wǎng)格過濾器;一臺產(chǎn)水泵兼作反洗水泵9.6m3/h;一臺鼓風機75m3/h;兩臺加藥泵50L/h,一臺投加阻垢劑,一臺根據(jù)進水ORP投加還原劑。在線監(jiān)測儀表有超濾進水濁度計、出水濁度計、進水pH計、進水流量計、產(chǎn)水流量計。2個直徑1m高1.1m的儲水箱,一臺150L/h回用供水泵。

      2.2.2 反滲透系統(tǒng)

      反滲透系統(tǒng)采用1級2段式工作模式,包括保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表五部分。

      采用陶氏BW30-400反滲透膜,根據(jù)跨膜壓差投加藥劑進行化學清洗。反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水回廠內污水管網(wǎng)。

      主要設備參數(shù):設置3支反滲透單元,膜組件參數(shù):外形尺寸?201×1016mm,膜片采用聚酰胺復合膜,單支元件有效膜面積為37m2,產(chǎn)水量40m3/d,最高操作壓力為41bar,最高壓降1bar,最大進水流量19m3/h,最大進水SDI為5,PH范圍為2~11。一臺保安過濾器4m3/h、一臺增壓泵250L/min、一臺高壓進水泵12m3/h、兩臺加藥泵7.6L/h。在線監(jiān)測儀表有進水氧化還原電位(ORP)、進水電導率、出水電導率、保安過濾器的壓力、高壓泵前壓力、高壓泵后壓力、RO產(chǎn)水壓力、濃水出水壓力、產(chǎn)水流量計和濃水流量計。2個直徑2米高2米的儲水箱,一臺3m3/h回用供水泵。

      3 中試運行結果

      由于超濾對氯離子沒有去除效果,而反滲透對氯離子的去除率非常高,遠遠高于回用標準,因此,為了減少運行成本,將超濾和反滲透的出水進行混合,使出水滿足回用要求。

      3.1 超濾運行結果

      超濾單元按最佳工況參數(shù)設計運行,工況參數(shù)如表2所示。

      經(jīng)過超濾膜處理后的出水水質如表3所示,出水氯離子和溶解性固體(TDS)基本沒有變化,大腸菌可以降低到3000個/L,SDI和PH都達到反滲透膜的進水水質要求。

      表2 超濾工藝運行參數(shù)

      表3 超濾污染物去除效果

      3.2 反滲透運行結果

      反滲透單元的運行工況如表4所示,產(chǎn)水電導率在100μS/cm以下,脫鹽率大于98%,回收率為50%。

      表4 RO運行工況

      經(jīng)過反滲透處理后的出水水質如表5所示,出水氯離子小于130mg/L,出水溶解性固體(TDS)小于120 mg/L,大腸菌去除率100%,出水硫酸鹽小于15mg/L,遠優(yōu)于表1中回用水水質要求。

      表5 RO污染物去除效果

      3.3 運行成本

      超濾工藝每天一次維護性化學清洗,間隔使用濃度10%的次氯酸鈉和濃度31%的鹽酸,次氯酸每天投量為0.52t,鹽酸每天投量為2.69kg。反滲透工藝投加阻垢劑和亞硫酸氫鈉還原劑,還原劑是使RO進水ORP維護在0~200范圍內,中試工藝的RO進水ORP始終維持在29~165,沒有投加還原劑;阻垢劑平均每天投量為259g。藥劑價格:鹽酸4元/L,次氯酸鈉2.8元/L,復合阻垢劑24元/L,單方水藥費0.391元。單方水電耗0.9334kWh,電價0.66元/kWh,單方水電費為0.616元,每天運行費88.85元。

      4 中試再生水的回用

      4.1 回用水質與水量

      按氯離子最不利情況考慮,將RO出水與超濾出水按20:1比例混合后,供廠內自用水。RO產(chǎn)水量為2.7m3/h,按20:1的比例,與超濾出水0.12m3/h的量進行混合,合計供水量為2.82m3/h?;旌虾蟮乃|情況如表6所示,也可以達到表1中回用水水質要求。

      表6 RO與超濾出水混合后水質

      4.2 回用工程

      污水廠內有高密池助凝用PAM(-)和污泥脫水用PAM(+)需要將固體藥粉配制成0.5‰和2.5‰的藥液,由中試工程的20:1的混合水取代自來水配藥。

      4.3 回用效益

      污水廠內有高密池助凝用PAM(-)的平均每天投加量為0.016t,用水量為32t。污泥脫水用PAM(+)平均每天投加量為0.033t,用水量為13t。合計廠內每天配制這兩種藥劑的自用水量為45t,廠內自用水價格為4.7元/方,每天可節(jié)約212元水費。

      5 結論

      黃河口地區(qū)的城市污水氯離子含量高,硫酸鹽和溶解性固體濃度也超出城市雜用水和綠地灌溉用水的標準,采用浸沒式超濾+反滲透組合進行中試,超濾回收率90%以上,反滲透回收率50%,進膜壓力1.3MPa時,運行成本1.017元/m3,可使回用水指標達到所有回用水的水質要求。

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