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1、 工业给排水 造粒型高效固液分离技术用于电厂废水再生的试验研究*王晓昌 袁宏林 谭长鸿 张效智提要 利用造粒型高效固液分离装置进行了西安西郊热电厂冲灰废水处理再生的现场试验研究。在总水力停留时间小于 10 min 的条件下, 处理水浊度达到 3NTU 以下, 分离污泥在装置内浓缩 1 h 以上, 污泥含水率即可降到 85% 以下。装置抗冲击负荷能力强, 操作灵活, 能满足连续处理和间断处理两种运转的需要。关键词 造粒流化床 固液分离 冲灰废水 无机混凝剂 有机高分子絮凝剂* 教育部留学回国人员基金( 1999) , 陕西省教委重点科研计划( 99JK164) 资助项目。0 前言造粒流化床高效固
2、液分离法是近年来提出的一种新技术。通过合理控制无机盐和有机高分子两种 混凝剂的投加顺序、 投量和混合、 流化条件, 该方法成功地用于高浓度悬浊液 1、 高色度悬浊液2和污水生物处理的固液分离 3。与传统混凝沉淀工艺相 比, 造粒流化床处理工艺的理论基础在于造成初始颗粒微脱稳的条件实现逐一附着型絮凝操作 4, 从 而改变絮凝体的分形构造, 生成团粒型絮凝体5, 大幅度提高固液分离效率。根据这一原理和工艺的要求, 我们设计了适用于高浓度悬浊液分离的高效固 液分离设备6, 在西安西郊热电厂进行了冲灰废水处理再生的试验研究。1 试验概要 111 废水性质和回用要求西安西郊热电厂的冲灰废水产生于水力冲灰
3、过程, 主要成分是悬浮物, SS 浓度通常为数千 mg/ L, 最高可达上万 mg/ L。原有的处理设施为一澄清池, 由于废水量大幅度超过原设计能力, 加之废水中既有比重大于 1 的渣粒, 又有比重接近于 1 的细小 灰粉, 澄清处理效果很差。处理水回水池中仍为 SS浓度近千 mg/ L 的悬浊液, 往往不符合回用的要求,只能部分直接外排, 而注入大量的自来水补充水量。鉴于这种情况和限制排污的要求, 该厂需要采用新 的处理措施, 最大限度地对冲灰废水进行再生利用。回用系统对处理水的水质要求是 SS 浓度小于10 mg/ L。试验用原水取自原有澄清池的上部, SS 浓度在1 000 mg/ L
4、左右, 用浊度仪测定的值为 280 700 NTU, 原 水 中 悬 浮 颗 粒 的 粒 径 分 布 范 围 在3 100 L m之间, 属于粗分散体系, 但平均密度低于210 g/ cm3, 这是澄清效果差的主要原因。颗粒 F电 位在- 30 mV左右。112 造粒型高效固液分离装置图 1 为造粒型高效固液分离装置主体设备示意 图。设备内部可分为四个主要功能区: 内筒 A 为造粒流化床( 造粒凝聚区) ; 外筒 B 为环状存泥区; 中部 C 为缓冲区; 上部 D 为强化分离区。A 区底部为 进水口, 内部设有搅拌叶片, 通过中心轴由安装于设备顶部的搅拌电机驱动, 在稳定操作条件下, A 区内
5、形成高浓度的流化态团粒悬浮层, 悬浮层增长高出 堰口后, 团粒在扩散和重力作用下越过堰口落入 B区得以分离。沉速小于上升流速的细微颗粒则越过C 区进入 D 区得到强化分离。处理水通过顶部集水 管和出水管流出。试验装置处理能力为 2 m3/ h, A 区上升流速为18 m/ h, 装置总水力停留时间约为 9 min。 113 处理流程现场试验的处理流程如图 2所示。从原有澄清池上部抽取的废水首先进入调节水箱, 经水泵和压 水管进入造粒型高效固液分离装置底部。在水泵吸水管一端通过定量投药泵加入无机混凝剂( 本试验采用聚合氯化铝 PAC) , 经水泵混合后在压水管中 完成微絮凝, 管内停留时间约为
6、30 s。在高效固液分离装置的入口处通过定量药泵加入少量的有机高给水排水 Vol127 No18 200139 图 1 高效固液分离主体设备示意图 2 处理流程示意分子絮凝剂( 本试验采用聚丙烯酰胺 PAM) , 通过入口的射流扩散得到混合, 然后在装置中完成 112 中所述的造粒、 分离过程。处理水从装置的顶部流出。分离的污泥定时从装置 B 底部的污泥排放口排出。 2 试验结果211 处理水浊度在 PAC 投量为 20 40 mg/ L, PAM 投量为 13 mg/ L 的条件下进行了废水的连续处理试验, 稳定 运行条件下的处理效果如表 1 所示。表 1 废水连续处理试验结果项 目处 理
7、效 果原水浊度/ NTU280 700 280 700 280 700 280 700 280 700 280 700处理水量/ m3/ h2 102102102 1 0210210PAC 投量/ mg/ L20304030PAM 投量/ mg/ L2123出水浊度/ NTU1 18 2 15 114 1 19 0 19 1 12 1 17 2 16 1 14 1 19 1 11 118212 污泥含水率在稳定运行条件下, 对装置存泥区( B 区) 中的污泥在不同存泥时间的含水率用重量法进行了测定, 结果如表 2 所示。 213 启动、 间歇运转和抗冲击负荷情况如图 3 所示, 现场试验中在装
8、置初次启动( 或放空后再启动) 时, 流化态团粒悬浮层成长和稳定需要一段时间, 因此初期会出现出水浊度较高的情况。但运行 115 2 h 后, 出水浊度即达到正常水平。但 停机不放空, 保持装置 A 区底部有泥渣的情况下,流化态团粒悬浮层很快就得到恢复, 不出现初期出水浊度偏高的情况, 因此, 装置在间歇运转的条件下也能正常工作。表 2 污泥含水率项 目数 据存泥时间/h015110210310410污泥含水率/%8885838281图 3 装置启动初期出水浊度情况装置也具有抗冲击负荷的能力, 如图 4 所示。 在超过额定负荷 25% ( 215m3/ h) 的情况下, 装置运行基本上不受影响
9、, 出水浊度仅从 1 NTU 左右升高到 4 NT U 左右, 在超过额定负荷 50% ( 310 m3/ h) 时, 装置运 行仍能维持, 但 出水浊度超 过了 10NTU。图 4 装置抗冲击负荷情况3 讨论 311 造粒型高效固液分离处理的最佳投药量控制在造粒型高效固液分离操作中, 无机混凝剂和有机高分子絮凝剂投量的合理控制非常重要。无机混凝剂的投加应满足水中初始粒子微脱稳的要求, 通常可通过颗粒 F电位测定来确定最佳投量范围。图 5为本试验实测的 PAC 投量与颗粒 F电位之间的关系。如图 5 所示, 对应于 PAC 投量为 20 4040 给水排水 Vol127 No 18 2001m
10、g/ L, 颗粒 F电位在- 15 - 20 mV 的范围内。这一范围是以往从试验和理论分析两方面证实的造粒 流化床操作最佳微脱稳条件1,5, 本试验结果进一步说明了该条件的合理性。与此对应, 造粒型高效固液分离操作所需的 PAM 系列有机高分子絮凝剂投量( 以干量计) 一般应为铝盐絮凝剂投量( 以铝离 子浓度计) 的 1/ 21,5。本试验使用的 PAC 混凝剂的 Al2O3含 量为 20% 左 右, 按 铝 离子 计 约 为1317%。以此为基准的投量则为 217 515 mg。因 此, 适宜的 PAM 投量应为 114 218 mg/ L, 本试验采用的 PAM 投量基本上与此相符。图
11、5 PAC 投量与 F电位的关系312 造粒型高效固液分离技术的优越性从本试验研究结果可以看到, 运用造粒型高效固液分离技术处理高悬浮物浓度工业废水在以下几个方面优于传统处理工艺:( 1) 处理效率高, 效果好。高效固液分离装置主 体设备的水力停留时间为 9 min 左右, 加上前面水泵和管道混合, 总水力停留时间在 10 min 以内, 远比传统处理工艺所需的停留时间短。经这样短的处理时间, 装置出水浊度已满足工业回用水质要求。且需要的无机混凝剂投量低于传统混凝沉淀工艺( 常规处理要求的脱稳程度为| F | 10 mV 5, 由图5可知, 所需投量远比本试验高) , 配用的高分子絮 凝剂投量
12、也在很低的水平。( 2) 分离污泥含水率低, 无须专门浓缩处理。高效固液分离装置的分离污泥脱水性能非常好, 在存泥区停留 1 h 以上, 污泥含水率就降到 85% 以下, 无须专门浓缩即可进行最终污泥处理。 ( 3) 操作灵活性强, 能满足不同处理需要, 高效固液分离装置不仅能进行废水连续处理, 也能进行间歇处理, 且抗冲击负荷能力强, 在超过额定负荷50% 的情况下也基本上能保证处理水质。参考文献1 丹保宪仁, 王晓昌, 松井佳彦. Z 流动层K h k 高浊水N 高速固液分离。水道协会杂志, 1993, 62( 2) : 34 482 王晓昌, 丹保宪仁. Z 流动层K h k 高浊#色度
13、水N处理.水道协会杂志, 1993, 62( 3) : 26 373 清水达雄, 丹保宪仁, 等. 造粒沉淀#生物处理 K h k 下水N高度处理. 下水道协会志论文集, 1991, 29( 339) : 42 524 Tambo N, Wang XC. The mechanism of pellet flocculation in a flu -idized -bed operation. J. Water SRT -Aqua, 1993, 42( 2) : 67 765 王晓昌, 丹保宪仁. 絮凝体形态学和密度的探讨) . 致密型絮凝体形成操作模式. 环境科学学报, 2000, 20( 4
14、) : 385 3906 王晓昌. 高效固液分离器( 专利申请号: 00113870. 7) . 发明专利公报, 2001, 17( 1) 作者通讯处: 710055 西安建筑科技大学环境与市政工程学院电话: ( 029) 2202729E O mail: xcwang pubic. xa. sn. cn张效智 710086 西安西郊热电厂收稿日期: 2001O 1 O 27 广告 宜兴市中自环保填料有限公司本公司是生产曝气器和各种填料的专业公司, 主要产品有:膜片式微孔曝气器、 动态曝气器 新型微孔布气软管、 蜂窝填料组合式生物填料、 组合式双环填料立体弹性填料、 软性填料、 半软性填料阶梯
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16、tment of High Quality Drinking WaterChen Xiangming et al( 1 ), Abstract: Nanofiltration has been adopted to treat slightly organics polluted water in a city water distribution net - work. By this way the hazard substances are removed and the favorable elements reserved. T he output water is good enough to meet the requirement of high quality drinking water.On the Elevated Road Rainwater Drainage
