濾池反沖洗廢水直接回用強(qiáng)化混凝效果

　　凈水廠每天會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，包括沉淀池的排泥水和濾池的反沖洗水，約占水廠供水量的3%～10%，目前對(duì)于這部分生產(chǎn)廢水或直接排放或經(jīng)過(guò)處理后再回用。有研究表明，這些廢水中富集了大量的天然有機(jī)物和病原微生物等有害物質(zhì)，直接回用可能對(duì)后續(xù)水處理工藝水質(zhì)帶來(lái)影響。但同時(shí)這些廢水中還含有大量脫穩(wěn)顆粒、聚合膠體及未反應(yīng)的混凝劑，合理回用生產(chǎn)廢水可提高混凝效果。

　　本文通過(guò)混凝攪拌小試試驗(yàn)，在不同回流比及混凝劑投加量下，研究了砂濾池反沖洗廢水直接回用對(duì)出水水質(zhì)的影響，考察了濾池反沖洗廢水直接回用強(qiáng)化混凝的效果，為水廠的給水工藝改造和成本管理提供技術(shù)參考。

　　1.試驗(yàn)部分

　　1.1 試驗(yàn)條件

　　試驗(yàn)在南方某水廠內(nèi)進(jìn)行，該水廠以東江水為原水，其工藝流程見(jiàn)圖1。

　　該水廠以砂濾池濾后水為反沖洗用水，反沖洗過(guò)程包括氣沖、氣水混沖和水沖三個(gè)階段。其中濾池反沖洗周期為38h，氣沖時(shí)間4min，強(qiáng)度為20.5L/(m2?s);氣水混沖時(shí)間6min，氣沖強(qiáng)度為20.5L/(m2?s)，水沖強(qiáng)度為5L/(m2?s);水沖時(shí)間4min，水沖強(qiáng)度為5L/(m2?s)，在水沖階段設(shè)表面掃洗，掃洗強(qiáng)度約為1.3～2.6L/(m2?s)。

　　試驗(yàn)在12月進(jìn)行，水廠所用混凝劑為液體聚氯化鋁(PAC)，試驗(yàn)期間PAC的投加量為10～15mg/L。

　　1.2 試驗(yàn)方法

　　取濾池反沖洗過(guò)程中氣水混沖階段的廢水和原水按照一定比例混合，作為試驗(yàn)原水進(jìn)行混凝攪拌試驗(yàn)。試驗(yàn)期間水廠原水、濾池反沖洗氣水混沖階段廢水的水質(zhì)見(jiàn)表1。

　　混凝攪拌試驗(yàn)在ZR4-6六聯(lián)混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)中進(jìn)行，模擬水廠實(shí)際混凝沉淀參數(shù)分5個(gè)階段進(jìn)行，最后取試驗(yàn)杯上清液檢測(cè)相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)，混凝試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表2。

　　1.3 檢測(cè)指標(biāo)

　　濁度：采用哈希2100N濁度儀進(jìn)行測(cè)定。

　　TOC：指水體中溶解性和懸浮性有機(jī)物含碳的總量，以碳的數(shù)量表示水中含有機(jī)物的總量，通過(guò)TOC儀進(jìn)行檢測(cè)。

　　CODMn：采用酸性高錳酸鉀滴定法進(jìn)行測(cè)定。

　　鋁：采用鉻天青S分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

　　鐵：采用二氮雜菲分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

　　錳：采用ThermoScientificXseriesⅡICP-MS進(jìn)行測(cè)定。

　　2.結(jié)果與討論

　　2.1 對(duì)濁度的去除效果

　　按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進(jìn)行混凝攪拌試驗(yàn)，取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗(yàn)杯中上清液測(cè)定其濁度，結(jié)果如圖2所示。

　　反沖廢水的濁度接近700NTU，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原水濁度，原因是在濾池反沖洗的氣水混沖階段，截留在濾層中的雜質(zhì)在氣、水作用下被大量帶出，從而增加了水中濁度。從圖2可以看出，隨著進(jìn)水回流比的增加，各進(jìn)水的濁度也隨之增加，但是通過(guò)混凝沉淀后，出水濁度均明顯降低，且在相同PAC投加量下，隨著進(jìn)水回流比的增加，出水濁度反而不斷減小，說(shuō)明直接回用反沖廢水能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)化混凝的效果。

　　有研究表明，回用生產(chǎn)廢水實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化混凝效果的機(jī)理主要在于其化學(xué)作用及物理作用，其中化學(xué)作用是指由于回用廢水中含有大量的金屬氫氧化物脫穩(wěn)膠體顆粒，使廢水中的膠體表面所帶電荷改變，產(chǎn)生靜電吸附及電性中和作用。而物理作用在于增加了原水中的膠體濃度，由混凝動(dòng)力學(xué)可知，這可大大增加顆粒碰撞的幾率，使膠體易于凝聚，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化混凝的作用。

　　試驗(yàn)中針對(duì)三種不同PAC投加量的混凝沉淀出水濁度進(jìn)行了研究。從提高水質(zhì)方面考慮，若以混凝沉淀出水濁度在1NTU時(shí)認(rèn)為濁度達(dá)標(biāo)，在不回用反沖廢水的情況下，需要投加21mg/LPAC才能使出水濁度低于1NTU，大大提高了水廠的運(yùn)行成本。而在直接回用濾池反沖廢水后，由于濁度的去除效果隨著回流比的增大而得到加強(qiáng)，在10%的回流比下，投加9mg/L的PAC已經(jīng)可以使出水濁度在1NTU左右，大大減少了混凝劑的投加量，在節(jié)約水資源、降低成本的同時(shí)能夠提高混凝沉淀后出水濁度的去除率。

　　2.2 對(duì)有機(jī)物的去除效果

　　按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進(jìn)行混凝攪拌試驗(yàn)，取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗(yàn)杯中上清液測(cè)定其TOC和CODMn，結(jié)果如圖3、圖4所示。

　　從圖3和圖4可以看出，與濁度相似，各進(jìn)水的TOC和CODMn隨著進(jìn)水回流比的增加而逐漸增大。在通過(guò)混凝沉淀后，各水樣的TOC和CODMn均有一定的去除，而在相同PAC投加量下，盡管隨著進(jìn)水回流比的增加，出水的TOC和CODMn有逐漸下降的趨勢(shì)，但濃度基本不變，在增大PAC的投加量后，對(duì)TOC和CODMn的去除效果有一定加強(qiáng)。其可能原因是，回用的反沖廢水中有大量的鋁鹽沉淀物，其強(qiáng)化混凝作用能夠有效去除水中的不溶性有機(jī)物，但對(duì)溶解性有機(jī)物的去除效果有限，回用反沖廢水后投加的PAC能夠更多的用于溶解性有機(jī)物的去除，因而對(duì)TOC和CODMn的去除有一定的強(qiáng)化作用。

　　2.3 對(duì)金屬的去除效果

　　按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進(jìn)行混凝攪拌試驗(yàn)，取各混合水樣及混凝沉淀后各試驗(yàn)杯中上清液測(cè)定其鋁和鐵，結(jié)果如圖5、圖6所示。

　　從圖5可以看出，在相同PAC投加量下，增大進(jìn)水中反沖廢水的回流比能夠提高水中鋁的去除效果，但是提高PAC的投加量后，出水中的鋁濃度反而有所上升，說(shuō)明使用聚氯化鋁作為混凝劑在一定程度上增加水中的鋁含量。從圖6可以看出，回用反沖廢水能夠降低進(jìn)水中的鐵濃度，但在不同回流比及不同PAC投加量下，出水中的鐵濃度基本相同。

　　2.4對(duì)微生物的控制效果

　　按照回流比為0、2%、5%、10%將反沖廢水與原水混合后分別投加9、15、21mg/LPAC進(jìn)行混凝攪拌試驗(yàn)，取混凝沉淀后各試驗(yàn)杯中上清液，加入1.5mg/L(以有效氯計(jì))次氯酸鈉反應(yīng)1h，測(cè)定消毒前后的細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群，結(jié)果如表3所示。

　　從表3可以看出，反沖廢水的回用會(huì)導(dǎo)致混凝沉淀出水中的微生物數(shù)量上升，且隨著回流比的增加，微生物數(shù)量的增幅逐漸變大，當(dāng)回流比為10%時(shí)，細(xì)菌總數(shù)最高增加了2倍，總大腸菌群最高增加了8倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常原水水質(zhì)。

　　模擬水廠清水池消毒過(guò)程對(duì)混凝沉淀出水投加次氯酸鈉進(jìn)行消毒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各試驗(yàn)水樣中均無(wú)檢出細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群，說(shuō)明反沖廢水回用雖然會(huì)增加水中的微生物含量，但經(jīng)過(guò)水廠常規(guī)的消毒工藝處理后，能夠保證出水的生物安全性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然降低PAC投加量會(huì)影響混凝沉淀對(duì)微生物的去除效果，但經(jīng)過(guò)消毒后，仍然能夠保證水中的微生物被徹底殺滅，因而降低PAC投加量不會(huì)對(duì)出水生物風(fēng)險(xiǎn)造成影響。

　　3.結(jié)論

　?、僦苯踊赜脼V池反沖廢水能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)化混凝的效果，在10%的回流比下，投加9mg/LPAC能夠使沉淀出水濁度降至1NTU，在提高出水水質(zhì)的同時(shí)大大減少混凝劑的藥耗。

　?、诨赜梅礇_廢水后，其強(qiáng)化混凝作用能夠提高對(duì)水中不溶性有機(jī)物的去除能力，同時(shí)使投加的混凝劑更多的作用于不溶性有機(jī)物，從而提高了有機(jī)物的去除率。

　　③回用反沖廢水后能夠減少混凝劑的投加量，降低了出水中鋁超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不會(huì)影響金屬鐵的去除，且在經(jīng)過(guò)常規(guī)消毒處理后能保證出水的生物安全性，有效地提高水廠出水水質(zhì)，降低運(yùn)行成本。(來(lái)源：東莞市東江水務(wù)有限公司)