PFS复配粉砂及黏土在水厂排泥水回用处理中的优化_张健.pdf
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1、净水技术,():,张健,韩红波,邓宇,等 复配粉砂及黏土在水厂排泥水回用处理中的优化 净水技术,():,():,复配粉砂及黏土在水厂排泥水回用处理中的优化张 健,韩红波,邓 宇,史文燕,黄 庆,易 境,(湖南三友环保科技有限公司,湖南长沙;湖南科友环保有限公司,湖南长沙)摘 要 为提高水厂排泥水处理效率,消除聚丙烯酰胺()投加在排泥水回用时产生的水质安全隐患,降低运行成本,分别采用粉砂()和黏土()与聚合硫酸铁()絮凝剂进行复配,模拟实际排泥水浓缩处理过程,研究 和 压载对排泥水处理效果及回用水质的影响。结果表明,复配对排泥水浓缩无明显的提升作用,复配可显著提高排泥水处理的浓缩效果和沉降速度。
2、在最佳 复配比例()下,可将排泥水浑浊度降低至 以下,降低.,固体通量达.(),表面负荷为.(),吨水药剂成本为.元;处理后上清液有机物(和)和各项金属(常规性质、常规毒理性以及非常规毒理性)指标均低于生活饮用水卫生标准()标准限值,满足回用要求。关键词 排泥水回用 复配絮凝剂 回用水质 固体通量 运行成本中图分类号:文献标识码:文章编号:():,(,;,)(),()()()(),(),.,.().();()(,)(),收稿日期 基金项目 湖南省创新型省份建设专项()作者简介 张健(),男,硕士,研究方向为微污染水处理技术,:。通信作者 易境,博士,:。目前,大部分水厂排泥水处理工艺为调节、浓
3、缩、平衡调质和污泥脱水,处理后常直接排放,未进行回用。同时在处理实践中存在絮凝剂投加量高、可能存在水质安全隐患等诸多问题。例如江西某水厂排泥水处理采用聚合氯化铝()和聚丙烯酰 胺(),且 平 均 投 加 量 为 和 ;湖南某水厂、钱塘江某水厂以及江苏某水厂等采用 处理排泥水,。研究表明,分解产生的单体丙烯酰胺(,)具有强烈毒性,是一种二类致癌物。解岳等在研究生产废水回用时发现,出水中 单体时有超标。因此,开发新型的复配调理药剂对于降低排泥水回用处理成本、保证回用水质具有重要的意义。本研究将粉砂(,)或黏土()与聚合硫酸铁()进行不同比例的复配,模拟实际排泥水浓缩处理过程,探究在不投加 条件下,
4、利用 或 促进排泥水快速沉降。该研究旨在提高排泥水浓缩效果和回用水质安全性的同时,减少絮凝剂投加量,节约成本,并通过检测排泥水浓缩后上清液浑浊度、有机物(、)以及各项金属(常规性质、常规毒理性以及非常规毒理性)指标来评价排泥水回用的安全性。材料与方法.试验用水试验以湖南省某给水厂排泥水为研究对象,水厂原水为湘江水,排泥水水量为.万 。试验期为 年 月 月,原水和排泥水水质如表 所示。表 原水及排泥水水质 指标原水排泥水数值均值数值均值 值.浑浊度.悬浮物()()总有机碳()().试验材料试验选用食品级(固体粉末),总铁质量分数为.。和 粒 径 分 级 如 表 所示。表 和 的粒径 物质.试验方
5、法.单因素试验从水厂取排泥水,并测定排泥水相关指标,初步进行单独投加 的混凝试验(投加量为 )。确定最佳 投加量后,进行 和 不同配比()的混凝试验,即总投加量不变情况下,和 投加量按配比逐渐增加,投加量相应减少。以浓缩后上清液浑浊度和 考察 或 复配配比对排泥水处理效果的影响。其中,代表同批次排泥水沉降和投加复配絮凝剂沉降后污泥沉降比()的差值,以消除每次试验排泥水浓度差异带来的误差,值越大,浓缩提升效果越好。.响应面试验为确定不同排泥水浓度条件下,最优复配混凝剂投加量和(或)配比,在单因素试验的基础上,根 据 模 型 设 计 试 验,利 用.软件进行多元回归拟合分析。以()为评价指标,分别
6、选取排泥水()、复配絮凝剂投加量()、(或)配比()这 个影响因素,以确定最佳复配絮凝剂投加工况。试验设计因素水平如表 所示。表 试验因素与水平 水平()().固体通量试验将排泥水进行浓缩,从高浓度到低浓度依次进行不同浓度的固体通量试验,絮凝剂投加量的选取以响应面结果为准。排泥水投加复配絮凝剂后,在净 水 技 术 ,口径为 的量筒中进行静态沉降试验,并绘制沉降特性曲线。通过排泥水沉降曲线计算固体通量,如式()。()其中:相应于污泥浓度 断面的固体通量,();排泥水质量浓度,;排泥水质量浓度为 时的界面沉速,。.水质评估结合 生 活 饮 用 水 卫 生 标 准()和湘江流域水质特征,选取、常规金
7、属、常规毒理性金属以及非常规毒理性金属作为回用水检测指标,以评估排泥水回用的安全性。.检测仪器检测使用仪器如表 所示。表 检测项目及仪器 检测项目仪器名称 酸度计浑浊度 哈希 台式浊度仪()岛津 总有碳分析仪 型紫外可见光分光光度计粒径分布 激光衍射粒度分析仪金属离子()分析仪汞()原子荧光光度计 结果与分析.单因素试验.最佳 投加量确定图 为单独投加 后上清液浑浊度的变化情况,可以看到,随 投加量的增加,排泥水上清液浑浊度先降低后增加。投加量为 时,上清液浑浊度趋于最低值,依据浑浊度降低效果和经济性因素,选择 作为 的最佳投加量。.复配材料配比对浑浊度的影响投加复配絮凝剂后,排泥水上清液浑浊
8、度变化如图 所示。可以看出,投加 复配絮凝剂后,排泥水上清液浑浊度随 配比的增加并无明显变化,浑浊度均低于 。当投加 时,图 上清液浑浊度变化(仅投加)()图 上清液浑浊度变化 排泥水上清液浑浊度相对 较高,且波动较大,配比在 时,浑浊度明显上升,这是由于 粒径较小(粒径 的 占总体积的),且孔隙度较大,导致形成水合颗粒密度小,受水力扰动影响较大,上清液浑浊度较高。.投加量和配比对 的影响分别投加两种复配絮凝剂后排泥水 的变化如图 所示。可以看出,投加,在 配比较低()时,最高不足。配比升高,浓缩效果上升,其中 配比为 时浓缩效果最优,平均值为.。投加 后,不同 配比情况下,排泥水 最高不足.
9、。这也是因为 存在一定孔隙度,同样颗粒大小情况下,形成的水合颗粒密度变小,无法产生有效的压载效果。张 健,韩红波,邓 宇,等 复配粉砂及黏土在水厂排泥水回用处理中的优化,图 和 对 的影响 .响应面优化以()为因变量,排泥水浓度()、投加量()和 (或)配比()为自变量,采用.软件对试验结果进行回归分析,绘制得到 与各自变量间的三维响应曲面如图 所示。由图()图()可知,不同排泥水浓度情况下,投加 时,存在投加量与 配比的最优参数解。根据原排泥水质量浓度变化,以 作为分界点,将排泥水分为常规浓度和较高浓度,不同浓度下最佳 配比和复合絮凝剂投加量如表 所示。由图()图()可知,投加 时,复配对不
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