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基于城镇污水处理厂尾水同级排入的深度处理技术

北极星环保网来源:工业用水与废水 何江通2018/5/15 10:57:53我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 污水处理厂 尾水

国内还有很多对尾水进行深度处理的案例,但多关注在工业用水回用,少有对饮用水源地污水处理厂的尾水进行深度处理。天津经济技术开发区“双膜法”再生水工程,从2002年起,采用连续流MF-RO工艺处理污水,其中MF出水可供一般工业用水,而RO出水供高端用户。经测试,RO出水优于世界卫生组织和美国EPA公布的饮用水水质标准。北京经济技术开发区再生水厂[16]从2008年起采用MF-RO工艺日处理2.1万t污水,主要向开发区内工业企业、特别是高科技微电子类工业提供生产用水水源,替代原使用的自来水水源。

3同级排入深度处理技术

从众多工程实例可知,目前用于尾水同级排入的主流工艺是以膜分离为主体的组合工艺。其中同级排入补充饮用水源工程项目大都选择了MF/UF-RO工艺(俗称双膜工艺)和高级氧化/消毒的组合工艺。美国的华盛顿州甚至规定,将污水处理厂尾水处理后用于饮用水水源的地下水补给时,必须采用RO工艺[17]。

3.1膜分离技术

膜分离技术具有高效节能、易操作、占地面积小等优点,现在应用得较多的有MF、UF、RO、NF等[18],其技术特征如表2所示[19]。双膜法目前较多采用MF、UF作为RO的前处理工序,替代常规深度处理中的沉淀、过滤、吸附和除菌等预处理,以RO进行水的软化和脱盐[20]。

膜分离技术作为污水回用处理单元时,需要解决的主要问题就是如何防止膜污染,这就要求污水在进入膜分离处理单元前必须经过预处理,预处理工艺可将污水中微细颗粒和胶体物质去除,并将大分子有机物转化为固相。此外,膜处理工艺与其他工艺相比在价格上也要昂贵得多,RO浓水排放的问题也是今后进一步研究的方向。

3.2高级氧化技术

高级氧化技术在深度处理中主要是降解有机污染物和杀菌消毒。它的特点是:①产生大量作为中间产物的˙OH,其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87V),可诱发后面的链反应;②˙OH能无选择地直接与废水中的污染物反应,将其降解为二氧化碳、水和无害盐,不会产生二次污染;③由于高级氧化反应是一种物理化学过程,较易控制;④既可作为单独处理,又可与其他处理过程相匹配。

根据所使用的氧化剂及催化条件的不同,高级氧化技术以Fenton及类Fenton氧化法、光化学和光催化氧化法、臭氧类氧化法、超声氧化法、电化学法较为常见。

3.3同级排入深度处理技术的特点

(1)一种组合工艺。单一处理单元难以实现处理要求。城镇污水处理厂的尾水污染物浓度较低,且多为难降解有机物,可生化性差,依靠单一处理单元难以实现同级排入要求。

(2)稳定运行。工艺需要满足在高水力负荷下稳定运行,同时,由于处理水量较大,在场地受限的情况下,不宜选择水力停留时间过长的处理工艺。

4展望

主流的同级排入工艺(双膜法)运行稳定,出水质量高,对各种污染物都有良好的分离去除效果,但也存在如成本高、处理水量小等缺点。北京市多数污水处理厂采用MBR和膜法处理城市污水处理厂尾水,深度处理成本接近2.5元/t[21],其价格对一般污水处理厂是难以承受的。从探索低成本、高效率、成熟可靠的尾水同级排入工艺考虑,结合实际情况,以活性炭吸附、人工湿地、BAF、MBR为关键技术,必要时辅以针对性的处理措施,是比较好的尝试。

4.1活性炭吸附

活性炭吸附技术可耐强酸强碱,具有良好吸附性能,可以去除多数的有机物和某些无机物、痕量金属。活性炭吸附技术较常用的是与生物滤池相结合的GAC滤池和活性炭粉系统。生物活性炭(BAC)可以利用活性炭吸附与生物降解的协同作用处理污水。

温得和克的Goreangab水厂[22]以城市污水生产饮用水,采用的工艺是混凝沉淀-气浮池-砂滤池-高级氧化池-BAC/GAC滤池-UF-消毒。其中活性炭吸附技术,被认为是水质把关的最主要工序。李倩[23]采用BAC法处理一级A水体,主要指标达到Ⅳ类水水质以上,COD去除率可达35.5%,NH3-N去除率可达92.2%,SS去除率取决于反冲洗频率,最高可达100%。

4.2人工湿地

人工湿地处理效率高、投资和运行成本低,可以高效去除BOD5、COD、NH3-N和TP等污染物。目前多数采用复合人工湿地的处理工艺,常用的人工湿地处理工艺组合为:混凝沉淀/过滤-复合型人工湿地。

深圳龙华污水处理厂采用强化型前处理/垂直流人工湿地工艺对一级A尾水进行同级排入深度处理,处理后COD、BOD5、NH3-N和TP的平均去除率分别为70.3%、69.0%、91.9%和83.1%,出水符合地表水Ⅲ类标准的要求。

4.3BAF

BAF投资低,占地面积小,抗冲击能力强,滤速快,对有机物、BOD5、COD和NH3-N等有显著效果[24-25]。目前普遍采用二级出水-BAF-消毒。O3/BAF技术是目前BAF技术研究的热点之一,该技术将O3和BAF联用,提高了污水的可生化性,可取得良好的处理效果。

焦阳等[26]采用BAF深度处理污水处理厂尾水,处理后COD平均去除率在30%以上,出水NH3-N的质量浓度基本保持在0.3mg/L以下。

4.4MBR

MBR结构简单、占地面积小、活性污泥浓度高,对COD、BOD5、NH3-N、SS等去除能力强。组合形式的MBR工艺目前应用比较普遍,在深度处理上越来越有实用价值,具有很好的发展前景及拓展空间。随着MBR技术的发展,近年来发展了MBR联用RO深度处理污水的技术[27],如图1所示。Lozier等[28]研究得出,经MBR-RO工艺处理后的出水可用于间接饮用,水质符合美国初级和州二级饮用水标准。

5结语

针对我国目前地表水和地下水的短缺现状,为加强对集中式饮用水水源的保护和提升城镇水资源利用效率,有必要开展同级排入组合工艺的研究。我国的同级排入深度处理工艺可针对不同水质和场地情况,积极探索不同的组合工艺,摸索出适用于我国实际国情的、具有技术可行性、经济可行性的处理工艺,以保证水资源的可持续发展。

延伸阅读:

人工湿地在工业园区污水厂尾水处理中的工程应用

某小城镇污水处理厂的提标改造工艺设计

城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002

我国城镇污水处理厂建设及运行现状分析

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