纖維束過濾器用于石化廢水的回用處理

更新時間：2017-01-06    來源: 鞏義市綠潔環(huán)保材料有限公司

隨著二沉池出水濁度的由小變大則對濁度和COD的總?cè)コ室仓饾u變大，但存在著低濁度情況下出水COD反而偏高的現(xiàn)象，其原因是通常二沉池出水具有非溶解性COD所占比例相對較高的特點(diǎn)，但在低濁度時水中懸浮物較少，而溶解性COD比例較大。

1　工藝流程?

目前，水資源短缺已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，而廢水回用是解決水資源緊缺*方便、有效的方法之一。在總結(jié)以往試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，天津石化公司建成了以纖維束過濾器為核心工藝的廢水回用水質(zhì)深度處理裝置，其流程見圖1。

該系統(tǒng)的原水為化工、化纖等廠的生產(chǎn)廢水和生活污水的二級處理(主體工藝為UNOX純氧曝氣活性污泥法)出水，其COD為40～100mg/L，濁度為5～30NTU。

過濾器把出水濁度和水頭損失作為控制指標(biāo)，同時測定COD。該系統(tǒng)的出水一部分用于沖廁或澆灌綠地，一部分用作循環(huán)冷卻補(bǔ)水(COD＜40mg/L，濁度＜5NTU，pH=6～9)。

針對二沉池出水水質(zhì)存在一定波動性的情況選取了有代表性的25個完整的過濾周期，按照濁度＜10NTU、10～15NTU、＞15NTU分低、中、高三個檔次分別進(jìn)行討論。

2　結(jié)果及分析
①低濁度時?

運(yùn)行結(jié)果表明(共6個周期)，在二沉池出水濁度較低的情況下，不投加絮凝劑而直接用過濾器過濾即可使出水水質(zhì)達(dá)到回用要求，如當(dāng)二沉池出水的平均濁度為8.6NTU時，直接過濾出水的平均濁度為2.0NTU，過濾周期可達(dá)24h(過濾周期終點(diǎn)的出水濁度為3.7NTU)；當(dāng)二沉池出水濁度＜5NTU時，在保證出水濁度(＜2NTU)低于回用標(biāo)準(zhǔn)的條件下過濾器可連續(xù)運(yùn)行48h以上并仍有明顯的去濁效果，且水頭損失仍未達(dá)到0.08MPa的極限值。

在二沉池出水濁度較低的情況下還進(jìn)行了投加或不投加絮凝劑兩種運(yùn)行狀況的對比。當(dāng)二沉池出水水質(zhì)相近時，周期1(投加絮凝劑9.6mg/L，以Al2O3計，下同)和周期2(未投加絮凝劑)的出水水質(zhì)無顯著差異，但周期3(絮凝劑投量為4.8mg/L)的出水水質(zhì)有明顯改善，這說明當(dāng)二沉池出水濁度較低時須嚴(yán)格控制投藥量，投藥量過多不僅增加了運(yùn)行費(fèi)用，還可能因絮凝劑自身再吸附而影響出水水質(zhì)。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

為了比較低濁度情況下系統(tǒng)對COD的去除效果，在周期1和周期2的運(yùn)行過程中還對COD進(jìn)行了檢測。結(jié)果表明，因二沉池出水的COD值一般較低，所以無論投藥與否濾后水的COD值均能達(dá)到回用要求，但投加絮凝劑可使整個處理系統(tǒng)對COD的去除率比不投加絮凝劑的提高5%。

②中濁度時

在生產(chǎn)廠排污相對穩(wěn)定、污水處理裝置基本滿負(fù)荷運(yùn)行時，二沉池出水處于中濁度的情況較多，此時二沉池出水的濁度為10～15 NTU，COD為40～80mg/L。在此條件下進(jìn)行了不投藥(4個周期)、低投藥量(7個周期)和高投藥量(3個周期)的試驗(yàn)。結(jié)果表明，不投藥時的平均濁度去除率為71.0%，比總平均濁度去除率低8.2%，過濾出水的平均濁度為3.3NTU(比總平均值高0.8NTU)；投藥時對濁度的平均去除率為81.8%，過濾出水的濁度平均值只有2.2NTU，這說明適當(dāng)投加絮凝劑有助于去除水中的懸浮物而降低其濁度。

投藥量在5.0～10.0mg/L之間的7個運(yùn)行周期的出水濁度平均值為1.7NTU，總平均濁度去除率達(dá)到了86.6%；而投藥量＞10.0mg/L的3個運(yùn)行周期的出水濁度平均值為3.4NTU，總平均濁度去除率只有68.2%，這說明投藥量過大反而產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，所以在二沉池出水為中濁度的情況下一定要嚴(yán)格控制絮凝劑的投量。從過濾周期來看，14個周期的平均運(yùn)行時間為22.5h，其中不投藥時的平均運(yùn)行時間為21h，投藥量＜10.0mg/L時的平均運(yùn)行時間為24h，投藥量＞10.0mg/L時的平均運(yùn)行時間為20.8h?？梢?，適量投加絮凝劑有助于延長過濾器的運(yùn)行時間。

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，投加絮凝劑時濁度的去除主要由沉淀池承擔(dān)，即總?cè)コ?/span>(81.8%)中的59.5%由沉淀池承擔(dān)，過濾器只去除其余的22.3%；不投加絮凝劑時，濁度的去除主要由過濾器承擔(dān)，即總?cè)コ?/span>(71.0%)中的18.4%由沉淀池承擔(dān)，過濾則去除其余的52.6%。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是二沉池出水為中濁度時，其懸浮物較多且含有大量膠體狀物質(zhì)，若不投加絮凝劑則在水流經(jīng)沉淀池時只有少量大顆粒懸浮物被去除，大部分需要在過濾器中被去除。

盡管過濾器可有效地吸附截留水中的懸浮物，但穩(wěn)定在水中的較小的膠體顆粒隨著水流會向纖維濾料深層轉(zhuǎn)移，直至穿透。因此，雖然直接過濾對濁度的去除率不算低，但出水濁度仍較高且過濾周期偏短。在運(yùn)行時適量投加絮凝劑后，二沉池出水中的大部分膠體及其他懸浮雜質(zhì)會在絮凝劑的作用下形成大顆粒礬花在沉淀池中去除，這就減輕了過濾器的負(fù)擔(dān)，從而既保證了出水濁度較低，又延長了過濾周期。

為了解整個系統(tǒng)對COD的去除規(guī)律，筆者對其中五個周期的COD進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明經(jīng)混凝、沉淀、過濾處理后，整個工藝對?COD的總平均去除率達(dá)48.2%，其中沉淀池對COD的平均去除率為33.2%，過濾器對COD的平均去除率為15.0%。二沉池出水COD的平均值為60.8mg/L，經(jīng)混凝沉淀后其值降至40.3mg/L，*終過濾出水COD的平均值為31.2mg/L，滿足回用要求。同時還可知，在加藥運(yùn)行時COD的去除同樣主要由沉淀池承擔(dān)，這是由于水中的COD大部分以非溶解狀態(tài)存在，投加絮凝劑后其隨著絮凝體在沉淀池中沉淀而被去除，從而減輕了過濾器的負(fù)擔(dān)，在過濾周期較長的情況下還能保證出水COD達(dá)標(biāo)。有石化廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

  ③高濁度時

當(dāng)平均進(jìn)水濁度＞15NTU、COD為70～100mg/L時，必須進(jìn)行混凝、沉淀、過濾處理。結(jié)果表明，在絮凝劑平均投量為15.6mg/L時該處理系統(tǒng)對濁度的平均去除率高達(dá)91.9%(沉淀池和過濾器的去除率分別為72.9%和19.0%)。可見在二沉池出水濁度高時，沉淀池起著至關(guān)重要的作用，即二沉池出水中的絕大部分懸浮物在沉淀池內(nèi)經(jīng)沉降去除，而過濾器起到了保證出水水質(zhì)*終達(dá)標(biāo)的作用。

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，斜管沉淀池在運(yùn)行初期對懸浮物的去除效果非常明顯，反應(yīng)池中形成的許多大片礬花在沉淀池中的沉降效率極高，沉淀池出水清澈見底、斜管清晰可見。隨著運(yùn)行時間的延長(一般超過16h后)則會出現(xiàn)越來越多的斜管被絮凝體堵塞的現(xiàn)象，隨之而來的便是沉淀池表面出現(xiàn)大量不能沉降下去的礬花。這些礬花隨著沉淀池出水進(jìn)入過濾器，加大了過濾器的負(fù)擔(dān)，并*終導(dǎo)致過濾運(yùn)行因出水濁度超標(biāo)而結(jié)束。

其主要原因是在二沉池出水濁度高的情況下，投藥后水中形成了很多沉降性能較差的絮凝體，由于斜管沉淀池的形式為逆向流，故沉淀池運(yùn)行一段時間后這些沉降性能較差的絮凝體就會充盈沉淀池的集泥槽，同時堵塞部分斜管的下部進(jìn)水端，于是其他斜管中的上向水流速度就會大于設(shè)計值，從而把原應(yīng)下向沉降的絮凝體帶上來，形成沉淀池翻泥現(xiàn)象?；煊写罅啃跄w的沉淀池出水進(jìn)入過濾泵后，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪會將絮凝體打碎，使之又成為水中穩(wěn)定存在的小懸浮顆粒，結(jié)果導(dǎo)致過濾出水濁度變大。幾經(jīng)摸索，技術(shù)人員終于找到了解決這一問題的方法，即將沉淀池的間隔排泥方式改為連續(xù)排泥，且要在連續(xù)運(yùn)行48h后將沉淀池放空一次，同時沖洗掉斜管表面積存的絮凝體塊。

二沉池出水濁度高時，COD值也比前兩種情況的高。檢測(5個周期)結(jié)果表明，當(dāng)二沉池出水濁度高時整個處理系統(tǒng)對COD的去除效率比前兩種情況的高，如二沉池出水COD平均為81.2mg/L，沉淀出水COD平均為59.6mg/L，過濾出水的為36.1mg/L，符合回用水水質(zhì)要求。整個系統(tǒng)對COD的總?cè)コ蔬_(dá)到了55.5%，其中沉淀池對COD的去除率為26.4%、過濾器對COD的去除率為29.1%，這說明沉淀和過濾對COD的去除作用相當(dāng)，二者不可或缺。因此，既要通過投加適量絮凝劑發(fā)揮沉淀池的沉淀作用，又要通過調(diào)整過濾器膠囊充水量等方式充分發(fā)揮過濾器的過濾作用。

3　結(jié)語

①為使出水達(dá)到回用要求，整個處理系統(tǒng)在不同的二沉池出水水質(zhì)時的運(yùn)行條件不同，同時沉淀、過濾對濁度和COD的去除作用也不盡相同。隨著二沉池出水濁度的由小變大則對濁度和COD的總?cè)コ室仓饾u變大，但存在著低濁度情況下出水COD反而偏高的現(xiàn)象，其原因是通常二沉池出水具有非溶解性COD所占比例相對較高的特點(diǎn)，但在低濁度時水中懸浮物較少，而溶解性COD比例較大。由于該處理系統(tǒng)只對懸浮雜質(zhì)去除效率較高，而對溶解性物質(zhì)幾乎沒有什么去除作用，所以如果二沉池出水濁度低時其COD值偏高，這勢必造成過濾出水的COD值偏高。

②從理論上講，初期水頭損失大或水頭損失增長過快都會影響過濾器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行周期。在實(shí)際運(yùn)行中，過濾水頭損失都有隨著運(yùn)行時間的延長而逐漸增長的趨勢，但縱觀運(yùn)行結(jié)果，25個過濾運(yùn)行周期中有24個是以過濾出水濁度＞5NTU或運(yùn)行時間過長而結(jié)束的，只有1個是以過濾水頭損失達(dá)到0.080MPa為終點(diǎn)的。

③絮凝劑的投量直接影響回用水的成本，而從運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)無論二沉池的出水濁度在哪個范圍，絮凝劑的投量都有一個*佳范圍。

④在二沉池出水COD值較大的情況下(與濁度高、低無關(guān))，有時單靠調(diào)整絮凝劑的投量并不能完全保證回用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，這時投加少量的陽離子聚丙烯酰胺能使水質(zhì)有所改善。

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