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        PAC-DE 聯(lián)用處理洗浴廢水的研究

        2013-11-09 06:36:54翟慧霞
        山西建筑 2013年29期
        關(guān)鍵詞:目數(shù)硅藻土水流量

        翟慧霞

        (太原市自來水公司供水設(shè)計研究院,山西太原 030009)

        1 概述

        在中水回用原水中,洗浴廢水是污染程度較輕的污水,屬優(yōu)質(zhì)雜排水,處理難度相對較小,且洗浴廢水排水量較大,容易分流,便于收集,是優(yōu)先選擇的中水回用原水[1]。目前洗浴廢水的處理方法有以物化處理為主的工藝、以生物處理為主的工藝及物化處理和生物處理相結(jié)合的工藝,但由于運行費用過高、運行管理復雜、出水水質(zhì)不達標等原因?qū)е铝嗽S多中水回用設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn),達不到預期的目的。

        所謂預涂膜過濾技術(shù)是在過濾過程中加入一定量的助濾劑,經(jīng)過一段時間的循環(huán),在過濾元件上形成穩(wěn)定的過濾預涂膜,它將簡單的介質(zhì)表面過濾變?yōu)樯顚舆^濾,產(chǎn)生較強的凈化過濾作用[2]。硅藻土過濾技術(shù)(DEF)采用的助濾劑是硅藻土,該技術(shù)是利用硅藻土特殊的孔結(jié)構(gòu),主要通過機械篩濾及吸附截流作用來實現(xiàn)對水中各污染物去除的。PDF技術(shù)即粉末活性炭和硅藻土聯(lián)用的預涂膜過濾技術(shù),該技術(shù)是在DEF的基礎(chǔ)上提出的,過濾方式與DEF一樣,只是在預涂劑中添加了PAC。DEF技術(shù)目前在水處理領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用于游泳池循環(huán)水處理和飲用水的深度處理中,但硅藻土本身吸附作用的有限性限制了該技術(shù)在水處理中的應(yīng)用,只局限于有機物濃度較低的水處理中。

        本課題前期將DEF技術(shù)用于洗浴廢水的處理中,結(jié)果表明:DEF技術(shù)處理洗浴廢水是可行的,但同時也存在著一些問題:試驗使用的硅藻土粒徑較大,出水水質(zhì)雖達到雜用水水質(zhì)標準,但有進一步提高的可能和必要;試驗結(jié)果表明:DEF對有機物的去除率不高,平均去除率為40%左右。因此要將該技術(shù)在洗浴廢水的處理中應(yīng)用和推廣,就要在不斷提高出水水質(zhì)尤其是有機物去除率的同時,延長過濾周期。PDF技術(shù)正是利用了PAC對有機物較強的吸附性,除了對水進行精密過濾外,同時還利用PAC的吸附作用去除水中的有機物[3]。

        2 中試實驗內(nèi)容及結(jié)果分析

        2.1 試驗工藝流程及工況

        2.1.1 試驗原水

        本實驗以某高校學生浴室的洗浴廢水為實驗原水,通過以下工藝流程對洗浴廢水進行處理,處理流量為0.8 m3/h~2 m3/h。

        2.1.2 試驗工藝流程

        工藝流程如下:

        洗浴廢水→粗格柵→細格柵→毛發(fā)過濾器→調(diào)節(jié)池→吸水泵→貯水罐→砂濾罐→硅藻土過濾器→出水。

        2.1.3 試驗裝置

        1)砂濾罐。

        試驗采用鋼制砂濾罐,濾速為8 m/h~10 m/h,反沖洗強度為6 L/(m2·s)。

        2)硅藻土過濾器。

        試驗采用柱狀硅藻土過濾器,過濾器直徑0.242 m,高度為0.93 m,內(nèi)設(shè)3根過濾組件,直徑為0.06 m。過濾組件由濾元和濾布組成,濾元的材質(zhì)為ABS塑料,呈星形結(jié)構(gòu),外面被由聚丙乙烯細紋編織的目數(shù)為325的袋狀濾布包裹。

        2.1.4 試驗工況

        為了研究該技術(shù)預涂量、PAC種類及DE和PAC的配比三種影響因素對進水流量及出水處理效果的影響,得出了針對實驗原水的PDF技術(shù)的最佳運行工況。本課題在前期DEF及燒杯試驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,針對不同預涂量、PAC目數(shù)及PAC和DE的配比設(shè)計了以下10種工況。試驗中采用700 g,800 g,900 g,1 100 g 4種不同的預涂量,100目,200目,250目三種不同目數(shù)的PAC,1∶1,2∶1,3∶1 不同的 DE 和 PAC 配比,其中 A,B,C,D,E,F(xiàn),G工況DE和PAC配比均為1∶1,主要是考察不同的預涂量和PAC種類對進水流量及各污染物去除率的影響;E,H,I,J工況預涂量均為 800 g,DE 和 PAC 的配比為 1∶1,1∶1.5,1∶2,1∶3,主要是相同預涂劑種類及預涂量下,不同預涂劑配比下對進水流量及各污染物的去除率的影響。

        不同試驗工況見表1。

        表1 不同試驗工況一覽表

        2.2 PAC種類及預涂量對進水流量及各污染物去除率的影響

        2.2.1 進水流量隨運行時間的變化曲線

        圖1為不同PAC種類及預涂量工況下,進水流量隨時間的變化曲線。

        由圖1可以看出,相同PAC種類,增加預涂量可以延長運行時間;一定的預涂量下,進水流量隨PAC目數(shù)的增大減小速度加快,這是因為硅藻土具有獨特的孔結(jié)構(gòu),有孔隙再造的能力,屬于助濾劑,而PAC不是助濾劑,主要對污染物起吸附作用,而且為了保證PAC吸附容量的充分發(fā)揮,一般選擇粒徑較小、吸附速度較快的PAC,因此在預涂劑中加入PAC對運行周期有一定的影響。因此在確保對有機物去除率的前提下,盡量減少預涂劑中PAC的量,選擇合適目數(shù)的PAC,以延長過濾周期。

        圖1 不同工況下進水流量與運行時間的關(guān)系

        2.2.2 不同PAC種類及預涂量下濁度和CODCr的去除率

        從圖2,圖3中可以看出,PDF工藝對洗浴廢水中的濁度均有較高的去除效果,而對CODCr的去除率相對較低且各工況之間相差較大。濁度的去除率隨著預涂量的增大和PAC粒徑的減小都有所提高,但增幅不大。CODCr的去除率隨預涂量的增加而增大,隨PAC的目數(shù)的減小而減小。

        分析原因如下:

        1)濁度的去除主要靠機械篩濾作用,而機械篩濾作用隨著預涂膜厚度的增大也即預涂量的增加,濾層截污能力提高,是由于水流通過濾層流線增長,因此懸浮顆粒的截留時間也增長,當外部的硅藻土沒有攔截住懸浮顆粒時,逐步由內(nèi)側(cè)的硅藻土來截留。

        圖2 不同工況下濁度去除率

        圖3 不同工況下CODCr去除率

        2)CODCr的去除除了隨濁度的減小而去除一部分外,其中溶解性有機物的去除主要靠吸附作用完成,而吸附作用又受到PAC投加量及粒徑影響,投加量越大粒徑越小,吸附點越多,吸附作用也就越強。因此,CODCr的去除率受PAC目數(shù)及投加量的影響較大。同時還可以看出,與PAC的目數(shù)相比,預涂量對去除效果的影響較大,但隨著PAC目數(shù)的增大,預涂量對CODCr去除效果的影響相對減弱。這一現(xiàn)象說明了,PAC的吸附作用在CODCr的去除中起主要作用,在此種情況下,盲目的增加PAC的投加量不僅對CODCr去除率的提高沒有明顯的效果,而且容易造成PAC的浪費,同時當PAC粒徑過小時還可能堵塞預涂膜的孔隙對濁度的去除造成一定的影響。

        總之,從預涂量來說,當預涂量達到800 g以上時,CODCr的去除率相對穩(wěn)定,且隨著預涂量的增加而增大。預涂量為700 g時,濁度的去除效果不穩(wěn)定,雖然對濁度有一定的去除率但出水濁度達不到中水回用標準。從PAC的目數(shù)來看,相同的預涂量下采用200目的PAC和250目的PAC對CODCr的去除率相差不大,同時考慮到水頭損失隨運行時間的變化,不宜采用250目的PAC。因此,在綜合考慮各種污染物去除率、運行時間及經(jīng)濟等方面,本試驗采用200目的PAC,預涂量為800 g。

        2.3 相同預涂劑種類及預涂量下,不同預涂劑配比下對進水流量及各污染物的去除率的影響

        2.3.1 200目PAC-DE聯(lián)用不同配比下硅藻土過濾器進水流量隨時間的變化關(guān)系

        從圖4中可以看出,在運行前10 min內(nèi)的進水流量隨時間的變化較不穩(wěn)定,規(guī)律性不明顯。運行10 min以后,曲線趨于穩(wěn)定,具有一定的規(guī)律性。在相同的預涂劑種類及預涂量的情況下,隨著預涂劑中PAC比重的減小,進水流量隨運行時間的變化減小。工況J(DE∶PAC=3∶1)時,進水流量隨時間的變化曲線最平緩,也就是可以保證較長的過濾周期。

        圖4 不同配比下進水流量與運行時間的關(guān)系

        2.3.2 不同配比下濁度、CODCr及LAS的去除率

        同時考慮圖5,圖6不同工況下各污染物的去除率,不同的配比對濁度和LAS的影響不大,而不同配比對CODCr的去除影響較大但沒有規(guī)律性。

        圖5 不同工況下運行30 min出水的去除率

        圖6 不同工況下運行180 min出水的去除率

        綜合考慮不同配比工況下各污染物的去除效果并結(jié)合進水流量隨時間的變化情況,本試驗采用DE∶PAC=3∶1。

        2.4 PEF技術(shù)與DEF技術(shù)對污染物去除效果的比較分析

        從圖7,圖8中可以得出,預涂劑中添加PAC時比單獨使用DE、濁度和CODCr的去除率均有不同程度的提高,并且PDF技術(shù)能在較高的進水負荷下保證較好的處理效果。這是因為在PDF技術(shù)中PAC吸附和DE過濾互為補充,PAC吸附有機物彌補了DE應(yīng)用于洗浴廢水處理的不足,同時硅藻土過濾又為PAC提供了一種新的應(yīng)用形式,充分發(fā)揮了PAC的吸附特點和容量。

        圖7 不同過濾流量下濁度去除率

        圖8 不同過濾流量下CODCr去除率

        3 結(jié)語

        1)中試實驗分別對預涂量、PAC種類及PAC和DE配比等影響因素進行了考察,對實驗結(jié)果從進水流量隨運行時間的變化關(guān)系、各污染物的去除率和經(jīng)濟因素等方面綜合考慮,建議本試驗設(shè)備最優(yōu)運行工況為采用小于 200目的 PAC,預涂量800 g,DE∶PAC=3∶1。

        2)與DEF技術(shù)相比,PAC和DE聯(lián)用可以有效地提高濁度及CODCr的去除率,并且可以在較高的進水負荷下達到較好的處理效果。針對試驗原水,PDF技術(shù)在最優(yōu)工況下,對濁度的去除率可以達到98%,CODCr的去除率達到73%,LAS的去除率達到97%,同時PDF技術(shù)具有小型化、運行管理簡單、間歇性運行、投資和處理成本低等特點,將具有廣泛的應(yīng)用前景。

        [1]崔福義,任 剛,安 全.混凝法處理洗浴廢水的試驗研究[J].哈爾濱商業(yè)大學學報(自然科學版),2004,20(1):69-73.

        [2]趙顯日.硅藻土預涂層過濾技術(shù)[J].遼寧工學院學報(自然科學版),2003,23(1):58-59.

        [3]紀任旺,范瑾初,仇雁翎.粉末活性炭與硅藻土聯(lián)用(PDF)用于飲用水深度處理的研究[J].環(huán)境與開發(fā),1998,13(3):5-9.

        [4]寇立森.硅藻土過濾技術(shù)及設(shè)備[J].流體工程,1992(9):42-46.

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