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談自來水廠生產(chǎn)廢水的回收及利用探討
摘要:自來水廠的生產(chǎn)廢水可占整個水廠日產(chǎn)水量的3%~7%,對這部分廢水進(jìn)行回收利用,可以節(jié)約水資源、提高水廠的運(yùn)營能力、減少廢水的排放量。文章針對自來水廠生產(chǎn)廢水的回用問題進(jìn)行了探討,對直接回用和處理回用兩種回用過程中所產(chǎn)生的水質(zhì)問題進(jìn)行了分析,并針對不同的水質(zhì)問題提出了處理方式,對于回用水系統(tǒng)的設(shè)計及運(yùn)行提出了一些建議。
關(guān)鍵詞:自來水廠;生產(chǎn)廢水;廢水回收;廢水利用
自來水廠的生產(chǎn)廢水主要來自沉淀池或澄清池的排泥水和濾池的反沖洗廢水,可占整個水廠日產(chǎn)水量的3%~7%。對這部分水進(jìn)行回用,不僅可以節(jié)約水資源,提高水廠的運(yùn)營能力,還可減少廢水的排放量,特別是對廢水排放條件較差的水廠。目前國內(nèi)外的大型水廠很多在設(shè)計時都考慮了生產(chǎn)廢水的回用措施,但由于水質(zhì)的問題,有相當(dāng)部分的水廠沒有或不�；赜�。這是因?yàn)檫@部分廢水中不僅富集了原水中幾乎所有的雜質(zhì),還包括了在生產(chǎn)工藝中投加的各種藥劑。這些物質(zhì)重新回到生產(chǎn)系統(tǒng)中,再加上由此產(chǎn)生的生物因素(如賈弟鞭毛蟲和隱孢子蟲),的確具有一定的風(fēng)險。因此在考慮回用時,必須要仔細(xì)研究。
一、生產(chǎn)廢水回用的衛(wèi)生安全性研究
衛(wèi)生安全的飲用水,需滿足三個方面的水質(zhì)要求:感官性狀良好;防止介水傳染病的發(fā)生,確保微生物學(xué)的安全性,特別是人和動物糞便的污染可引起介水傳染病的爆發(fā)流行;預(yù)防化學(xué)物質(zhì)的急、慢性中毒以及其他健康危害(如致畸、致突變、致癌作用)。衛(wèi)生安全性研究主要根據(jù)生產(chǎn)廢水的特點(diǎn),從微生物安全性、微量有機(jī)污染物以及致突變方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。
不少學(xué)者對凈水廠生產(chǎn)廢水回用的微生物安全性進(jìn)行了一系列的研究,有人認(rèn)為回用會造成濾后水中的“兩蟲”數(shù)量增加的風(fēng)險,生產(chǎn)廢水必須經(jīng)過預(yù)處理方能回用;也有人認(rèn)為濾池反沖洗排水直接回用不會對水處理工藝系統(tǒng)的處理效果造成影響,而且由于濾池反沖排水回用,增加了原水中顆粒的碰撞和吸附的機(jī)會,使得隱孢子蟲卵囊或賈第鞭毛蟲孢囊被吸附和包卷的機(jī)會增多,反而有利于“兩蟲”和顆粒的去除�；炷恋砗瓦^濾是常規(guī)水處理工藝去除賈第蟲和隱孢子蟲的重要階段,研究表明濾后水濁度與兩蟲的含量具有較好的相關(guān)性,混凝效果和過濾的好壞對兩蟲的去除率起到非常顯著的作用;強(qiáng)化混凝和優(yōu)化過濾可以得到至少2log的去除率,有時甚至高達(dá)4log的去除率,而且濾后水濁度越低,顆粒越少,賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲去除率越高。
目前國內(nèi)大多數(shù)水廠也逐漸重視生產(chǎn)廢水回用的安全性,但目前的研究多基于常規(guī)水質(zhì)參數(shù)的檢驗(yàn),由于檢測方法的復(fù)雜和費(fèi)用的昂貴,即使針對水域中的賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲,也只有深圳和澳門地區(qū)進(jìn)行了初步檢測,對生產(chǎn)廢水直接回用是否造成水處理系統(tǒng)中賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的累積和泄漏問題尚未見報道。
二、生產(chǎn)廢水的回用方式
生產(chǎn)廢水回用的方式主要分為直接回用和處理回用。
(一)直接回用
直接回用是目前國內(nèi)采用較多的方式,主要有濾池反沖洗廢水直接回收和生產(chǎn)廢水上清液回收。前者設(shè)置回收池,將濾池反沖洗廢水加以收集,提升至原水絮凝前加以回收。后者設(shè)置污泥濃縮池,沉淀池排泥水和濾池反沖洗水經(jīng)過濃縮,上清液提升至原水絮凝前加以回收,底部污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)或直接排入河道或下水道。這種回用方式本身費(fèi)用較低,可以結(jié)合廠區(qū)的污泥處理系統(tǒng)一起實(shí)施,但需加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測措施,一旦回用水水質(zhì)不能滿足回用標(biāo)準(zhǔn),必須降低回用負(fù)荷或不回用。
(二)處理回用
處理回用是對生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理,使其水質(zhì)滿足原水的常規(guī)化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)后再回用。處理方式與生產(chǎn)廢水的水質(zhì)有較大關(guān)系,如果處理費(fèi)用高于原水費(fèi)用且原水水量充沛,則無法體現(xiàn)此方式的必要性 三、生產(chǎn)廢水回用的水質(zhì)問題及處理方式
生產(chǎn)廢水在回用的過程中需注意鐵、錳等常規(guī)指標(biāo)及微生物指標(biāo)(賈弟鞭毛蟲和隱孢子蟲)。
鐵、錳過量攝入對人體是有慢性毒害的。錳的生理毒性比鐵嚴(yán)重。自來水廠關(guān)注于鐵、錳的去除,并非是考慮毒理學(xué)上的要求,而是因鐵、錳的異味很大,而且污染生活器具,令人難以忍受,在遠(yuǎn)未達(dá)到慢性毒害的程度前早已不能飲用了。目前我國的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對鐵和錳的標(biāo)準(zhǔn)分別為0.3mg/l和0.1mg/l。一般地下水含鐵錳較高,但有些地表水中鐵、錳離子的含量也超出了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),雖然尚在常規(guī)處理的能力內(nèi),但如果對生產(chǎn)廢水不加處理就進(jìn)行回用,其富集作用將會影響到出廠水的水質(zhì)。如上海某以黃浦江上游原水為水源的水廠,在設(shè)計中考慮了濾池反沖洗水的回用,2001年原水中鐵、錳離子最高達(dá)10.0mg/l和0.32mg/l,平均值達(dá)3.2mg/l和0.12mg/l,這是其對生產(chǎn)廢水不回用的主要原因。
在水處理方面,膜分離技術(shù)脫離了傳統(tǒng)的化學(xué)處理范疇,轉(zhuǎn)入到物理固液處理領(lǐng)域。與常規(guī)飲用水處理工藝相比,膜技術(shù)具有少投甚至不投加化學(xué)藥劑、占地面積小、便于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn),并已應(yīng)用于城鎮(zhèn)自來水的深度處理上。常用的以壓力為推動力的膜分離技術(shù)有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)以及反滲透(RO)等。其特點(diǎn)是能夠提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì),這是由于膜分離水中雜質(zhì)的主要機(jī)理是機(jī)械篩濾作用,因而出水水質(zhì)在很大程度上取決于膜孔徑的大小。
四、回用水系統(tǒng)的設(shè)計及運(yùn)行
在設(shè)計回收池時,應(yīng)結(jié)合實(shí)際的廢水排放規(guī)律,盡量做到均勻回收。減小進(jìn)水的沖擊負(fù)荷,但這必然造成回收池的體積放大,對廠平面布置造成一定的困難,因此必須統(tǒng)一考慮。例如在進(jìn)行某40萬m3/d水廠的設(shè)計方案時,由于其污泥脫水系統(tǒng)將沉淀池排泥水和濾池反沖洗水均納入其處理范圍中,因此只需考慮其上清液的收集與回用。
針對其工藝流程進(jìn)行分析,排泥水濃縮池為24小時連續(xù)工作,上清液流量為165m3/h;反沖洗廢水濃縮池每日工作9.5小時,上清液流量為391m3/h。
因此其最大排出流量為391+165=556m3/h(9.5hr),其余為165m3/h(14.5hr)。
如果考慮均勻回收,則其平均流量為(556×9.5+165×14.5)/24=320m3/h。
若按平均流量回收,需增設(shè)1只上清液回收調(diào)蓄池,其容積為(556-320)×9.5=2242m3。
由于場地限制,該廠無法滿足如此大容積回收池,只能利用濃縮池附近的區(qū)域設(shè)置調(diào)節(jié)容量為150m3的回收池,其回收流量基本與濃縮池上清液的排放量相同。
回用水系統(tǒng)的處理方式根據(jù)生產(chǎn)廢水的水質(zhì)和回用要求確定,應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和可靠性,應(yīng)針對具體情況選擇合適的處理流程,并以試驗(yàn)加以驗(yàn)證。
在運(yùn)行時首先要制定一個回用水標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)配置在線的水質(zhì)監(jiān)測自控儀表,納入水廠的PLC控制,以便根據(jù)其反饋值對回用水系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制。在水質(zhì)儀表的選擇時,考慮到低濁度并不能代表隱蟲安全,建議用顆粒計數(shù)器檢測水中顆粒數(shù)來代替濁度。
五、結(jié)論
在判斷生產(chǎn)廢水是否回用時,應(yīng)根據(jù)原水和生產(chǎn)廢水的水質(zhì)、水量等因素進(jìn)行分析:當(dāng)原水水量足以滿足供水要求且費(fèi)用較低,而生產(chǎn)廢水必須先處理再回用,回用費(fèi)用遠(yuǎn)高于原水費(fèi)用時,可以不考慮回用;當(dāng)原水費(fèi)用較高,而生產(chǎn)廢水的水質(zhì)較好可不處理,回用費(fèi)用低于原水費(fèi)用時,可以考慮直接回用;當(dāng)原水水量較緊張且費(fèi)用較高,而生產(chǎn)廢水的水質(zhì)經(jīng)過簡單處理可以滿足回用要求,回用費(fèi)用與原水費(fèi)用接近時,可以考慮處理回用。在考慮回用水處理時,處理效果和經(jīng)濟(jì)性是一種工藝是否被采用的關(guān)鍵。特別是后者,決定了這種工藝是否得以推廣�；赜盟到y(tǒng)工藝的選擇和設(shè)計,最好結(jié)合水廠的臭氧預(yù)處理、深度處理和污泥處理等一并考慮。
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