自來水廠生產(chǎn)廢水處理試運(yùn)行中遇到的問題和解決方案

徐立群，黃志金

(1.上海浦東威立雅自來水有限公司，上海 200127;2.上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 200232)

2010年12月，青草沙水庫水源開始替代黃浦江上游水源為上海大部分供水廠供水，為上海飲用水安全提供了有力的保障，也極大地改善了居民飲用水水質(zhì)［1，2］。與此同時(shí)，供水企業(yè)生產(chǎn)廢水排放要求也日益嚴(yán)格，按照上海市《廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/199—2009)［3］的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，排放水 SS≤70mg/L，BOD5≤30mg/L，CODCr≤100mg/L。因此，生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)也逐漸成為各供水企業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 水廠基本情況

水廠采用常規(guī)處理方法，原水主要經(jīng)過沉淀和過濾兩個(gè)處理步驟，在沉淀之前投加堿鋁和次氯酸鈉，在沉淀過程中投加聚丙烯酰胺和循環(huán)污泥，在過濾之前再投加少量堿鋁。其中產(chǎn)生的需處理的廢水主要有:沉淀池排泥水、反沖洗廢水、廠用水。下頁圖1為水廠制水工藝。

下頁圖2為生產(chǎn)廢水處理工藝流程圖，流程如下:沉淀池廢水進(jìn)入濃縮池進(jìn)行濃縮，濃縮池泥水進(jìn)入平衡池后，再進(jìn)入脫水機(jī)房進(jìn)行脫水;濾池反沖洗廢水進(jìn)入預(yù)濃縮進(jìn)行濃縮，泥水排入排泥水調(diào)節(jié)池與沉淀池廢水一起進(jìn)行處理;預(yù)濃縮池的上清液再次進(jìn)入絮凝

圖1 水廠制水工藝

沉淀池回用，濃縮池的上清液達(dá)標(biāo)后排放。脫水后的污泥外運(yùn)處置，在處理過程中，投加一定量的化學(xué)藥劑聚丙烯酰胺，脫水機(jī)濾出液進(jìn)入排泥水調(diào)節(jié)。

圖2 水廠生產(chǎn)廢水處理工藝流程

2 生產(chǎn)廢水處理過程中遇到的主要問題

通過一段時(shí)間的運(yùn)行，在對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行濃縮和泥水分離的處理過程中經(jīng)常遇到如下一些問題:

a.排泥水調(diào)節(jié)池接收高密度沉淀池排泥水、預(yù)濃縮池出水及脫水機(jī)房濾清液，泥水含固量約0.2% ～0.4%。泥水檢出大量藻類，污泥不易沉降。

b.上清液出水水質(zhì)不穩(wěn)定，水質(zhì)較好時(shí)可以達(dá)到一級(jí)排放要求，但水質(zhì)不好時(shí)，懸浮物濃度很高。每次沖洗或排空濃縮池后，運(yùn)行4～5d開始出現(xiàn)翻泥現(xiàn)象，排泥水含固率僅約1.0%。

c.污泥脫水機(jī)藥劑投加量較高，達(dá)到6kg/t干泥。

3 解決方案

3.1 排泥水燒杯試驗(yàn)

為了對(duì)排泥水的加藥量和處理后污泥的性質(zhì)進(jìn)行研究，開展了燒杯試驗(yàn)，探索最佳的污泥處理方法。

對(duì)進(jìn)入濃縮池的排泥水(污泥濃度0.5%)進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，先快速(200rpm)混凝2min，慢速(100rpm)混凝20min，沉淀時(shí)間10min。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 投加PAC處理效果

可以看出，排泥水中單純加入PAC，初始沉淀效果不明顯，污泥沉降比均在80% ～88%。將排泥的污泥濃度由0.5%調(diào)整到0.2%，同樣進(jìn)行上述試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 投加不同藥劑處理效果

由圖4～圖6可以看出，排泥水稀釋后加入PAC和PAM，初始沉淀效果明顯改善。

圖5 投加不同藥劑處理效果

圖6 投加PAM處理效果

圖6可以看出，PAM投加可改善污泥初始沉淀效果及上清液濁度，污泥水經(jīng)與濃縮池上清液稀釋后沉降效果較佳，上清液濁度較好。從實(shí)際工況來看，可以用反沖洗廢水稀釋排泥水后加PAM進(jìn)行污泥濃縮。

3.2 排泥水沉降試驗(yàn)

為了進(jìn)一步確認(rèn)水廠排泥水特性，進(jìn)行了排泥水沉降試驗(yàn)。

將排泥水稀釋后，投加 PAM(0，0.5，1，2，4，6mg/l)攪拌，沉淀后觀察。從觀察結(jié)果可看出:投加PAM后泥水界面清晰，泥水分離情況良好，PAM投加有助于污泥初始沉降，投加量2ppm效果最佳;但經(jīng)過長時(shí)間沉降后未投加PAM的污泥反而略好于投加PAM的污泥，最佳沉淀時(shí)間為30min。

針對(duì)排泥水和稀釋后的排泥水進(jìn)一步進(jìn)行沉降試驗(yàn)，可以看出低濃度的排泥水較高濃度的排泥水初始沉降速度快。PAM的投加有助于改善初始沉降速度，但經(jīng)過長時(shí)間濃縮后的結(jié)果與未投加PAM的效果相仿。經(jīng)過長時(shí)間(7h以后)濃縮后，濃縮污泥濃度只能達(dá)到1.3%左右，濃縮污泥壓實(shí)度不佳。

3.3 PAM對(duì)污泥濃縮的影響試驗(yàn)

為了確認(rèn)PAM對(duì)污泥濃縮的影響，進(jìn)行了不同型號(hào)的PAM以及不同投加量的燒杯試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見下頁表。

可以看出，對(duì)于此種含有離心機(jī)分離液的污泥，濁度和調(diào)節(jié)池相近時(shí)，陰離子產(chǎn)品A2和陽離子產(chǎn)品A1在不同投加量的情況下，效果的變化差距不大，陽離子A1的效果略好于A2。投加量對(duì)沉降效果的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)絮凝劑種類的影響。

污泥濃度0.3%(含有離心機(jī)分離液的污泥)現(xiàn)場使用的A2和A1在不同投加量時(shí)使用的效果比較表

不同型號(hào)的PAM對(duì)污泥沉淀效果影響不大，水廠使用的A2是較好的一款產(chǎn)品。適當(dāng)提高投加量會(huì)帶來更好的絮凝效果，產(chǎn)生更大的絮團(tuán)和更快速的初始沉降效果?？紤]到水流沖擊可能對(duì)形成的絮團(tuán)帶來的破碎作用，試驗(yàn)中加入了持續(xù)時(shí)間為30s條件下200rpm的破碎試驗(yàn)，說明高投加量下形成的絮團(tuán)耐破碎性能更好。

3.4 水廠污泥系統(tǒng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

運(yùn)行情況1:根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將預(yù)濃縮池排泥水連續(xù)排入調(diào)節(jié)池以稀釋排泥水濃度，并混入離心脫水機(jī)分離液運(yùn)行一個(gè)調(diào)節(jié)池和一個(gè)濃縮池，使?jié)饪s池連續(xù)運(yùn)行，投加PAM1ppm，采用每2h排泥20min，以保證提高污泥濃度。運(yùn)行結(jié)果表明:運(yùn)行初期濃縮池上清液濁度較低，泥水分離較好，但濃縮污泥濃度較低，為1%～1.3%。運(yùn)行約一周后，濃縮池集水槽出現(xiàn)翻泥現(xiàn)象。

運(yùn)行情況2:提高PAM投加量至1.5ppm。為了避免閥門井溢流，減少一半預(yù)濃縮池排泥水量進(jìn)入調(diào)節(jié)池。運(yùn)行結(jié)果表明:濃縮池上清液水質(zhì)不穩(wěn)定，仍然不間斷地出現(xiàn)翻泥現(xiàn)象，但濃縮污泥濃度較低。

運(yùn)行情況3:運(yùn)行一個(gè)調(diào)節(jié)池和兩組濃縮池，降低濃縮池負(fù)荷，繼續(xù)投加PAM 1.5ppm，采用每4h排泥15min。運(yùn)行結(jié)果表明:運(yùn)行初期兩組濃縮池上清液濁度較低，2號(hào)濃縮污泥濃度較好，大于2%，1號(hào)濃縮池污泥濃度較低，約1.3%，PAM并不有助于污泥壓實(shí)。

運(yùn)行情況4:停止兩組濃縮池PAM投加，維持每4h排泥15min，濃縮池上清液SS儀可以用于監(jiān)測，但上清液不連續(xù)會(huì)干擾讀數(shù)。運(yùn)行結(jié)果表明:1號(hào)、2號(hào)濃縮池污泥濃度接近，但都有下降趨勢(shì)，約1.7%。約一周后仍發(fā)現(xiàn)有2號(hào)濃縮池翻泥現(xiàn)象。并且注意到原水濁度有較大變化，濃縮池污泥泥位均較高。

4 結(jié)論和建議

根據(jù)水廠廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果，有以下結(jié)論和建議:

a.與黃浦江水源相比，青草沙水源的排泥水不容易沉降，低濃度的排泥水有利于污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行。

b.濃縮池的運(yùn)行好壞是關(guān)鍵，對(duì)于濃縮池的上部，要確保上清液水質(zhì)良好(低濁度)，泥水分離是最主要的因素。

c.有足夠的沉降時(shí)間，可以使得泥水較好地分離。PAM的投加也可以提高分離速度，但在運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)之后，上清液水質(zhì)就沒有明顯差別。因此在目前工況下，并不一定需要投加PAM來保證上清液水質(zhì)。

d.確保濃縮污泥濃度高最重要的因素是污泥壓實(shí)度，但可能由于藻類、過高的pH值以及混凝劑等因素產(chǎn)生正電荷使得水廠的污泥非常不容易壓實(shí)。同樣實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明投加PAM無法提高污泥的密實(shí)度。

e.濃縮池的底部污泥排放應(yīng)該是多頻次、少量排泥，這樣更有利于保持上清液的水質(zhì)，同時(shí)有利于離心機(jī)的運(yùn)行。

［1］王銘瑋，張宏偉，王曉鵬，等.青草沙水域水質(zhì)變化特征及對(duì)上海供水安全的影響［J］.中國給水排水，2011，27(13):55-59.

［2］樂馳，莊惠生.青草沙水源地水質(zhì)狀況研究［J］.廣州化工，2012，40(13):135-138.

［3］DB 31/199—2009廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.