給水廠濾池反沖洗水回收利用研究

新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆 石河子 832000

石河子市位于新疆北部，天山北麓中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，東臨瑪納斯河，西至沙灣縣烏蘭烏蘇鎮(zhèn)與上戶地，南臨山前，北至西岸大渠。行政區(qū)劃面積487km2，是天山北坡經(jīng)濟帶的中心區(qū)域。雖然石河子市地下水資源相對豐富，但地下水開采的機井平均密度達到每平方公里1眼井且分布不均，部分地區(qū)已達2-3眼井每平方公里，嚴(yán)重超量采水。近年部分濕地面積銳減，泉溝出現(xiàn)斷流。因此，更有必要從地表水廠挖掘節(jié)水潛力，減少自用水量，達到節(jié)水目的。根據(jù)《石河子市水資源公報》顯示目前石河子市總供水量為17667萬m3，其中地表水供水量6261萬m3，主要來源于瑪納斯河。據(jù)調(diào)研，以石河子北工業(yè)園區(qū)自來水廠為例，供水量為10萬m3/d，水廠目前反沖洗水量占總水量的5%，則反沖洗水量為0.5萬m3/d，目前這部分生產(chǎn)廢水直接排放，通過本項目研究每年可回收利用的水量為182.5萬m3。

有研究表明，反沖洗水中主要含有一些脫穩(wěn)顆粒，混凝劑，穩(wěn)定的膠體顆粒等，全部直接回用濁度過大會造成出水水質(zhì)不能達標(biāo)。通過設(shè)定適當(dāng)?shù)幕亓鞅韧瑫r投加一定量的混凝劑可提高混凝效果。本文通過混凝小試試驗測定在不同回流比與不同混凝劑投加量的情況下混凝沉淀出水水質(zhì)中的濁度值，確定濾池反沖洗水的最佳回流比與最佳混凝劑投藥量，為給水廠提高產(chǎn)水率、降低成本提供技術(shù)參考，同時為緩解工業(yè)園區(qū)用水緊張、推進節(jié)水型工業(yè)園區(qū)建設(shè)提供新思路。

1 試驗條件

試驗石河子北工業(yè)園區(qū)給水廠進行，該廠以瑪納斯河水為原水，采用傳統(tǒng)處理工藝，即混凝—沉淀—過濾—消毒。該水廠采用連續(xù)流砂濾池進行過濾，濾池出水直接作為反沖洗用水，反沖洗周期為36h，反沖洗以氣沖、氣水混沖和水沖三種方式進行，具體參數(shù)見表1。濾池水廠所用混凝劑為液體聚氯化鋁(PAC)，小試期間混凝劑的投加量為6、11、18mg/L。

表1 反沖洗形式與參數(shù)設(shè)置

2 試驗方法

取反沖洗中氣水混沖階段的廢水與原水按比例混合，作為試驗樣本進行混凝小試試驗。試驗期間水廠原水、濾池反沖洗氣水混沖階段廢水的水質(zhì)見表2。

表2 試驗用水水質(zhì)

3 結(jié)果與討論

按照回流比為0、5%、10%、15%將反沖廢水與原水混合后分別投加6、11、18mg/LPAC進行混凝試驗，取混凝沉淀后，取燒杯中的上清液作為試驗樣本，檢測濁度值，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，在同一回流比下，隨著混凝劑投加量的增加，出水濁度大幅下降。在同一混凝劑投加量下，隨著回流比的升高，出水濁度不升反降，說明直接回用反沖水能夠增強混凝效果。有研究指出，回用生產(chǎn)廢水能夠提高混凝效果的原理主要在于化學(xué)、物理兩方面的作用，其中化學(xué)作用的產(chǎn)生是由于大量的金屬氫氧化物脫穩(wěn)膠體粒子存在于生產(chǎn)廢水中，使膠體顆粒表面所帶電荷數(shù)量發(fā)生改變，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ婎w粒從而產(chǎn)生靜電吸附作用。而物理作用的產(chǎn)生是因為生產(chǎn)廢水中含有大量膠體粒子，其回用會提高原水中膠體的濃度，由混凝動力學(xué)判斷，膠體顆粒間碰撞機會大大提高，使膠體易于凝聚，從而達到強化混凝的效果。小試試驗中對三種PAC投加量下對應(yīng)的混凝沉淀出水濁度進行了測定。從確保飲用水質(zhì)量安全角度出發(fā)，認(rèn)為混凝沉淀出水濁度在1NTU時達標(biāo)，在不回用反沖洗水的情況下，即回流比為0%時，需要投加18mg/L PAC才能保證出水濁度在1NTU以下，但從圖1中明顯看出，在直接回用濾池反沖廢水時，出水水質(zhì)的濁度值在回流比增大的情況下出現(xiàn)明顯的下降，當(dāng)回流比控制在15%、混凝劑投加量為11mg/L的情況下，完全實現(xiàn)出水濁度值低于1NTU，且低于不回用反沖洗水的情況。通過這種方式可以節(jié)省混凝劑的用量、降低運行成本、提高產(chǎn)水率，節(jié)約水資源的同時提高出水水質(zhì)。

圖1 回流比與PAC投加量對出水濁度的影響

4 結(jié)論

通過以上試驗得出，在濾池反沖洗水回流比為15%，投加混凝劑藥量為11mg/L時能保證沉淀出水水質(zhì)的濁度值在1NTU以下，與不回用反沖洗的水的情況對比，直接回用濾池反沖洗水不僅可以降低混凝劑用量、節(jié)約成本同時出水水質(zhì)得到提升。本研究為給水廠提高產(chǎn)水效率、降低運行成本提供技術(shù)參考，同時為緩解工業(yè)園區(qū)用水緊張、推進節(jié)水型工業(yè)園區(qū)建設(shè)提供新的思路，在創(chuàng)造良好的環(huán)境效益與可觀的經(jīng)濟效益的同時，減輕了石河子市近期城鎮(zhèn)用水對地下水資源的壓力，這將在保護城市地下水源和阻止城市地下水位持續(xù)下降方面發(fā)揮積極影響。