1、水廠濾池反沖洗廢水約占濾池水廠產(chǎn)水量的3%8%1。若不經(jīng)處理直接排放,不僅浪費了寶貴水資源,而且對周邊水環(huán)境造成污染。造粒流化床作為一種新型高效固液處理設備。具有水力停留時間(HRT 短、占地面積小、表面負荷高、處理效果好、使用靈活和適應性廣等特點2-4。能在短時間內(nèi)完成固液分離和污泥濃縮,可以廣泛用于高濁水、高藻低濁水、高懸浮物含量廢水、水廠生產(chǎn)廢水、污泥濃縮及水庫低溫低濁水等不同性質(zhì)和種類水質(zhì)的高效處理5-12。本研究以西安北郊接觸氧化法除鐵除錳濾柱反沖洗廢水為處理對象,進行了實驗,得出了造粒流化床設備處理該種廢水的適宜投藥條件及運行參數(shù)。1實驗部分1.1實驗裝置中試系統(tǒng)見圖1。主要由廢水

2、收集桶、管式靜態(tài)混合器、管式反應器(管徑10mm ,管長20m 、造粒流化床設備等幾部分組成。其中管式靜態(tài)混合器前設聚合氯化鋁(PAC 投加點,造粒流化床設備進口前設聚丙烯酰胺(PAM 投加點。造粒流化床設備內(nèi)筒直徑50mm 、高1.0m 、體積約2L ,外徑100mm 、高1.385m ,集泥斗高85mm ;LZB-10玻璃轉(zhuǎn)子流量計(10100L/h 。廢水投加混凝劑后經(jīng)管式靜態(tài)混合器劇烈混合,使水中膠體顆粒脫穩(wěn),于管式反應器中形成理想的初始粒子,在進入造粒流化床前投加PAM ,初始粒子通過高分子的吸附架橋作用以及流化床結(jié)團絮凝區(qū)各種致密作用力條件下進一步凝結(jié)、成長,形成高密度的結(jié)團絮凝體

3、,結(jié)團體在澄清區(qū)實現(xiàn)固液分離,接觸氧化法除鐵錳濾柱反沖洗廢水高效處理的實驗研究黃廷林1,劉加強1,邰傳民2,席安龍1,郭英明1,周子振1(1.西安建筑科技大學環(huán)境與市政工程學院,710055; 2.西安市政設計研究院有限公司,710068:陜西西安摘要:以西安某接觸氧化法除鐵除錳濾柱反沖洗廢水為對象,進行了造粒流化床處理該廢水的實驗研究。結(jié)果表明,優(yōu)化的工藝運行參數(shù)為:系統(tǒng)水流上升速度34cm/min ,當進水濁度7002000NTU 時,PAC 和PAM 投加量分別為20、1.01.25mg/L ;當進水濁度20003000NTU 時,PAC 和PAM 投加量分別為3040、1.01.25m

4、g/L 。在此條件下,出水濁度可控制在10NTU 以下,Fe 、Mn 的質(zhì)量濃度分別在2、0.5mg/L 以下、COD Mn 可控制2mg/L 以下。利用造粒流化床處理該廢水是完全可行的,具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負荷能力強、穩(wěn)定性高的特點。關(guān)鍵詞:造粒流化床;反沖洗廢水;濁度;Fe ;Mn ;COD Mn 中圖分類號:X703.1文獻標識碼:A文章編號:1000-3770(201404-0079-004收稿日期:2013-08-28基金項目:國家自然科學基金項目(51278409作者簡介:黃廷林(1962-,男,教授,博士生導師,研究方向為水處理理論與技術(shù)和水質(zhì)微污染控制與水資源保護聯(lián)系電話:0

5、29-*;電子郵件:huangtinglin圖1中試系統(tǒng)Fig.1The pilot-scale system第40卷第4期2014年4月水處理技術(shù)TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.40No.4Apr.,201479清水由上部排出,結(jié)團體進入外筒污泥濃縮區(qū)。1.2藥劑及配制混凝劑PAC 與助凝劑PAM 均是現(xiàn)用現(xiàn)配,其中PAM 為FO4190PWG 型陽離子型,相對分子質(zhì)量約3×106左右,配制質(zhì)量分數(shù)0.1%。1.3反沖洗廢水的水質(zhì)特點反沖洗廢水為黑褐色,水質(zhì)參數(shù)如表1所示。2結(jié)果與討論2.1進水濁度對系統(tǒng)初次啟動速度的影響造粒流化床系統(tǒng)初次啟動(

6、或放空后再啟動時,高含量懸浮層形成和穩(wěn)定需要一段時間,且穩(wěn)定時間的長短受進水濁度高低的影響較大,因此初期出水會出現(xiàn)濁度較高的情況13。如圖2所示。由圖2可知,隨著懸浮層的逐漸形成,出水濁度會逐漸降低。當進水濁度12001400NTU 時,系統(tǒng)運行約60min 后懸浮層形成,出水濁度趨于穩(wěn)定;當進水濁度20002500NTU 時,系統(tǒng)運行約30min 后懸浮層形成,出水濁度趨于穩(wěn)定。比較2種情況,進水濁度越高懸浮層形成和穩(wěn)定所需的時間越短。因此,系統(tǒng)啟動初期,為快速形成高含量懸浮層,應選擇較高的進水濁度、較低的上升流速(v w 和較高的投藥量條件。2.2PAC 投量對出水效果的影響PAC 的作用

7、是通過壓縮雙電層使水中顆粒脫穩(wěn)后發(fā)生凝聚,而且此工藝中,PAC 投加量要以滿足形成理想的初始粒子的要求為前提。實驗控制條件為:上升流速34cm/min ,機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 和PAM 投加量分別為20和1.0mg/L ,進水濁度為7002000NTU 。PAC 投加量對出水濁度、Fe 和Mn 含量、COD Mn的影響如圖3所示。由圖3可知,隨著PAC 投加量的增加各指標呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在PAC 投加量大于10mg/L 后,隨著PAC 投加量的繼續(xù)增加各指標的變化較小。PAC 投加量在20mg/L 時,出水濁度為8.52NTU ,Fe 、Mn 的質(zhì)量濃度分別為1.5、0.25

8、mg/L ,COD 為1.9mg/L ,平均去除率分別為99%、90.3%、99.7%、84.8%。從保證出水水質(zhì)、減少藥劑使用量方面考慮,此實驗控制條件下,適宜的PAC 投加量為20mg/L 左右。2.3PAM 投加量對出水效果的影響PAM 的主要作用是是通過架橋凝聚,提高初始粒子表面結(jié)合強度,從而增大結(jié)團體的內(nèi)部結(jié)合力,使之致密化。實驗控制上升流速34cm/min ,機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 投加量20mg/L ,進水濁度7002000NTU 。PAM 投量對出水濁度、Fe 和Mn含量、COD Mn 的影響如圖4所示。由圖4可知,隨著PAM 投加量的改變,各指標的變化趨勢相近,P

9、AM 投加量在1.25mg/L 時,效果最好;繼續(xù)增加投藥量,出水效果反而有所降低。PAM 投加量在1.25mg/L 時,出水濁度為7.17NTU ,Fe 、總FeMn5009001035133072100182548013007003000濁度/NTU表1反沖洗廢水的水質(zhì)特點Tab.1Backwash wastewater qualitypH7.958.27色度/倍COD Mn /(mg·L -1電位/-mV/(mg ·L -1SS 圖2(a進水濁度12001400NTU 8001,0001,2001,4001,600 /N T Ut /min圖2(b進水濁度200025

10、00NTU圖2裝置啟動初期出水濁度隨時間的變化Fig.2The change of effluent turbidity in initial stage along with the time 1,0001,5002,0002,500/N T Ut /min圖3出水濁度、Fe 和Mn 含量、COD Mn 與PAC 投加量的關(guān)系Fig.3The relationship between effluent turbidity,Fe and Mn content,COD Mn and PAC dosage0.00.51.01.52.02.53.0C O D ÁÂÃ/(

11、m g ÁL ÄÅÁ/(m g ÁL ÄÅ/N T UPAC /(mg ÁL ÁÂÁÁÂÃÄÁÅÆÇÈÁÅÉ È水處理技術(shù)第40卷第4期80Mn 的質(zhì)量濃度分別為1.324、0.226mg/L ,COD Mn 為1.79mg/L ,平均去除率分別為99.2%、90.9%、99.7%、85.7%。PAM 投加量在1.0mg/L 時,仍可控制出水濁度低于10NT

12、U 。從保證出水水質(zhì)、減少藥劑使用量方面考慮,此實驗控制條件下,適宜的PAM 投加量為1.01.25mg/L 。2.4進水濁度變化對出水效果的影響在實驗控制上升流速34cm/min ,機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 、PAM 投加量分別為20、1.0mg/L ,進水濁度變化對出水濁度的影響見圖5。由圖5可知,隨著進水濁度的增加,系統(tǒng)出水濁度也在增加,當進水濁度在20003000NTU 時,出水濁度在11.0NTU 左右。增加PAC 投加量為30mg/L ,出水濁度可降為910NTU ;繼續(xù)增加PAC 投加量為40mg/L ,出水濁度降至68NTU 。由上述分析,當進水濁度在20003000

13、NTU 時,PAC 投加量可選為3040mg/L 。2.5抗沖擊負荷的能力實驗控制上升流速34cm/min ,機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 和PAM 投加量分別為40、1.0mg/L ,原水濁度在3003000NTU 變化時,流化床出水濁度的變化見圖6。由圖6可知,出水濁度穩(wěn)定在68NTU 。實驗控制機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 和PAM 投加量分別為30、1.25mg/L ,進水濁度3003000NTU 時,上升流速對出水濁度的影響見表2。由表2可知,上升流速從25.5cm/min 增加到42.5cm/min ,出水濁度仍可控制在10NTU 以下。綜上分析,造粒流化床具有較強的抗

14、沖擊負荷能力。2.6造粒流化床連續(xù)運行連續(xù)運行實驗控制條件為:上升流速34cm/min ,機械攪拌轉(zhuǎn)速4r/min ,PAC 和PAM 投加量分別為20、1.0mg/L ,實驗結(jié)果如圖7所示。由圖7可知,實驗運行至第270min 、第350min 時,進水濁度突然升高,導致出水濁度略有升高,其他時間內(nèi)均可以控制出水濁度低于10NTU 。連續(xù)運行不同時間出水效果如圖8所示,出水Fe 、Mn 含量和COD Mn 變化曲線同出水濁度變化曲線相近,隨濁度的變化而變化,在出水濁度低于10圖7造粒流化床的連續(xù)運行情況Fig.7The continuous operation of biological p

15、ellet fluidized bed1,0002,0003,0004,000 /N T Ut /min圖5進水濁度變化對出水濁度的影響Fig.5The change of effluent turbidity1,0001,5002,0002,5003,0003,500 /N T Ut /min圖6抵抗進水濁度沖擊變化情況Fig.6The change of influent turbidity impact resistant1,0002,0003,000 /N T Ut /min濁度/NTU4.06.88.312.0v w /(cm·min -125.534.042.546.7表

16、2上升流速與出水濁度的關(guān)系Tab.2The relationship between upflow velocity and effluent turbidity圖4出水濁度、Fe 和Mn 含量、COD Mn 與PAM 投加量的關(guān)系Fig.4The relationship between effluent turbidity,Fe and Mn content,COD Mn and PAM dosage0.00.51.01.52.02.53.0C O D ÁÂÃ/(m g ÁL ÄÅ/(m g ÁL ÄÅ

17、;/N T UPAM /(mg L ÁÁÂÃÄÁÅÆÇÈÁÅÉ È黃廷林等,接觸氧化法除鐵錳濾柱反沖洗廢水高效處理的實驗研究81NTU 時,Fe 、Mn 的質(zhì)量濃度和COD Mn 分別低于2、0.5mg/L 和2mg/L 。從造粒流化床底部排泥口取污泥測其含水率在90%97%,其排污泥可以直接進行脫水處理。3結(jié)論實驗得出了造粒流化床處理此種廢水適宜的運行參數(shù)為:控制上升流速34cm/min ,當進水濁度7002000NTU 時,適宜的PAC 和PAM 投加

18、量分別為20、1.01.25mg/L 。當進水濁度20003000NTU 時,適宜的PAC 和PAM 投加量分別為3040、1.01.25mg/L 。上述運行條件可控制出水濁度小于10NTU ,Fe 、Mn 的質(zhì)量濃度分別低于2、0.5mg/L ,COD Mn 低于2mg/L 。造粒流化床初次啟動,為快速形成高含量懸浮層,應選擇較高的進水濁度、較低的上升流速和較高的投加量條件。利用造粒流化床處理此種廢水是完全可行的,具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負荷能力強、系統(tǒng)連續(xù)運行穩(wěn)定性高的特點。參考文獻:1柯水洲,袁輝洲.濾池反沖洗廢水回用生產(chǎn)性試驗研究J.給水排水,1999,25(5:4-7.2黃廷林.結(jié)團造

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20、rocess:analysis through operational conditionsJ.Water Science &Technology,2010,62(6:1346-1352.6黃廷林,張剛,胡建坤.造粒流化床工藝在南山煤礦礦井水凈化處理工程中的應用J.給水排水,2010,36(7:62-66.7聶小保,黃廷林,張剛.造粒流化床處理深圳梅林水廠的生產(chǎn)廢水研究J.中國給水排水,2006,22(7:42-45.8黃廷林,張剛,聶小寶.造粒流化床濃縮技術(shù)處理給水廠排泥水的中試研究J.給水排水,2005,31(11:10-14.9黃廷林,邰傳民,劉加強.微砂增效結(jié)團絮凝技術(shù)處理低濁

21、高藻水的中試研究J.給水排水,2012,38(5:115-119.10黃廷林,解岳,叢海兵.水廠生產(chǎn)廢水結(jié)團凝聚處理的中試實驗研究J.給水排水,2003,29(3:9-12.11李梅,黃廷林.洗煤廢水高效處理的實驗研究J.西安建筑科技大學學報,2002,34(1:38-41.12黃廷林,郭寧,何文杰.結(jié)團凝聚工藝處理水廠排泥水的中試研究J.中國給水排水,2009,25(5:41-44.13王曉昌,袁宏林,譚長鴻,等.造粒型高效固液分離技術(shù)用于電廠廢水再生的實驗研究J.給水排水,2001,27(8:39-41.圖8連續(xù)運行時的出水效果Fig.8Effect of effluent continu

22、ous run time C OD /(m g ÁL ÁÂt /min/(m g L AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE HIGH EFFICIENCY TREATMENT OF BACKWASHINGWASTEWATER FROM FILTER COLUMN FOR ION AND MANGANESE REMOVALBY CONTACT OXIDATION PROCESSHuang Tinglin 1,Liu Jiaqiang 1,Tai Chuanmin 2,Xi Anlong 1,Guo Yingming 1,Zhou Zizhen 1

23、(1.School of Environmental and Municipal Engineering,Xi 'an University of Architecture &Technology,710055;2.The Municipal Design Institute Limited Company of Xi 'an,710068:Xi 'an,ChinaAbstract:Research on Pelleting Fluidized Bed (PFBprocess was carried out to treat backwashing wastewater from filter for ion and manganese removal by contact oxidation process in the northern suburbs of Xi'an