污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响_于小迪.pdf

0引言 近年来 水资源短缺的情况日益加剧 一方面是 新出现的一些持久性污染物对水体的污染 另一方 面是随着人们生活水平的提高而对用水需求量的增 加 特别是在夏季 稀少的降雨和强烈的蒸发使本就 不足的水资源无法满足大量的灌溉和工业用水 这 就对污水深度处理和污水回用提出了新要求 1 市政 污水经过传统的二级处理后 虽然能够去除40 60 的色度 80 90 的B0D 90 以上的COD 但对氨氮和磷的去除率较低 2 而且二级常规生化处 理也无法去除水中少量或微量存在的难降解有机物 污染物 3 这使二级出水难以满足GB 18918 2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 中一级A水质标 准和污水回用标准 在传统二级处理中强化脱氮除 磷生物处理可以使有机物 TP和氨氮等指标达到一 级A标准要求 但出水中的SS和TP指标不能达到 排放标准 必须进行后续物化深度处理以去除SS和 TP 保证二级出水可靠达标排放 常用的深度处理工 艺一般以成熟的混凝沉淀 过滤为主 混凝沉淀工艺 可以降低原水的浊度 色度等感官指标 去除多种高 分子有机物以及某些重金属 然而 城市污水二级出 水形成的浊度主要是胶体和菌胶团微粒 它们的浓 度并不是很高 混凝时难以形成沉降性能良好的絮 体 往往需要寻求高效的絮凝剂 而且处理后水质适 应性差 4 法国利得满公司开发了一种新型的高密度 沉淀池 解决传统二级处理及一般深度处理的出水 污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响 于小迪 王洪波 李莹莹 崔雅琴 张克峰 山东建筑大学 市政与环境工程学院 山东济南250101 摘要 利用高效沉淀池 对污水厂二级出水进行了深度处理实验 考察了不同污泥回流比对SS TP和COD的去 除效果及污泥的沉降特性 同时对最优工况进行了运行分析 实验结果表明 不同污泥回流比对污染物的去除和污泥 沉降性有影响作用 当回流比为50 时 出水SS TP COD质量浓度分别为10 0 48 49 mg L 出水满足GB 18918 2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 一级A标准 且污泥的沉降性能良好 高密度沉淀池对悬浮颗粒的去除效果 明显 可有效去除3 m以上粒径的悬浮物 完全去除12 m以上粒径的颗粒 实验表明高密度沉淀池对污水中SS TP COD有的处理效果 最优工况的实验参数能为市政污水处理厂高密度沉淀池的运行提供借鉴 关键词 高密度沉淀池 污泥回流比 悬浮物 污泥沉降 中图分类号 X7文献标识码 A文章编号 1674 4829 2013 02 0028 04 收稿日期 2013 01 15 基金项目 住房和城乡建设部科学技术计划项目 2011 K7 12 山东 省科学技术发展计划项目 2011GSF11703 作者简介 于小迪 1988 男 天津人 在读硕士 研究方向为水污染 控制理论与技术 The Influence of Sludge Reflux on Densadeg Running Effect YUXiao di WANGHong bo LIYing ying CUIYa qin ZHANGKe feng School of Municipal and Environmental Engineering Shandong JianZhu University Jinan 250101 China Abstract An advanced treatment experiment was made on secondary effluent of the municipal wastewater treatment plant by utilizing densadeg Removal efficiency of SS TP and COD under different sludge reflux ratio and characteristics of sludge settling were studied Experimental results showed that different sludge reflux ratio plays an influential role in contaminant removal and sludge settling When the reflux ratio was 50 the effluent SS TP and COD were 10 mg L 0 48 mg L and 49 mg L respectively Effluent water satisfied standard of Class One level A GB18918 2002 and settling performance of the sludge was good The removal effect of suspended particles by using densadeg was obvious suspended substances whose particle diameters were more than 3 m could be removed effectively those whose particle diameters were more than 12 m could be completely removed Key words Densadeg Sludge reflux ratio Suspended substance Sludge settling 第26卷第2期 2013年4月 环 境 科 技 Environmental Science and Technology Vol 26No 2 Apr 2013 第26卷第2期 水质无法达到较高水质要求的问题 高密度沉淀池 池体主要由混合区 反应区和沉淀 浓缩区组成 5 集 混凝 沉淀和浓缩工艺为一体 通过投加高分子絮凝 剂PAM可产生具有较好沉降性能的絮体 对SS COD TP等具有较高的处理效率 6 是一种紧凑 高 效 灵活的新型污水处理工艺 可用于处理工业和生 活污水 饮用水 雨水以及一些高盐废水 7 而且出水 水质良好 这种新型的水处理工艺在法国 德国等欧 洲国家均有广泛应用 8 由于高密度沉淀池相对于传 统处理工艺的优势 在国内也已有工程采用该处理 工艺 如乌鲁木齐石墩子山水厂扩建工程 石家庄市 桥西污水处理厂污水回用改造工程 首钢污水处理 工程等 9 1试验装置与方法 1 1试验水质 本试验所用原水为 山东建筑大学中水站进水 经生物接触氧化后的中间水池取水 再经自行沉淀 沉淀时间约2 h 的中水 试验原水水质 详见表1 表1试验原水水质 1 2试验装置 试验装置为自行设计 由上海大名教育仪器有 限公司加工完成 高密度沉淀池试验装置见图1 图 2 装置采用有机玻璃制作 固定在一个不锈钢架子 上 装置的设计流量为120 L h 整个小试装置分为 混合区 反应区 斜板沉淀 浓缩区3个部分 混合区 主要是将进水和混凝剂高速搅拌混匀 反应区主要 是将进水和回流污泥 助凝剂慢速搅拌混匀 在斜板 沉淀 浓缩区 高效的斜板沉淀可保证沉淀区有较高 的上升流速 反应区形成的絮凝体在此可得到很好 的吸附沉淀 图1高密度沉淀池装置示意 图2高密度沉淀池小试试验装置 2结果与分析 资料显示 适当的污泥回流可以提高富集在污泥 中混凝剂 絮凝剂的利用效率 降低它们的投加量 6 8 同时可以增加水中颗粒物的浓度 便于颗粒聚集 沉 降 从而改善污泥沉降效果 8 由此可见 污泥回流比 对高密度沉淀池工艺的高效稳定运行有很大的影 响 确定并且使其维持在适宜的污泥回流比下运行 是非常重要的 小试装置的运行参数 进水流量为120 L h 混 凝剂为FeCl3 质量浓度为10 26 mg L 以Fe3 计 助 凝剂为PAM 质量浓度为0 80 mg L 搅拌设备参数 为 混合池搅拌设备转速为120 r min 反应池搅拌 设备转速为80 r min 通过改变污泥回流比 分别设 定0 33 50 67 83 100 133 共7个工况 运行比选试验 从预絮凝35 min后 每隔10 min取 1次水样 共取11个水样 测定评价指标为SS TP COD SC 污泥浓度 SV 污泥沉降比 SVI 污泥体 积指数 2 1不同污泥回流比对各污染指标的去除效果 在不同污泥回流比下运行时 出水SS的去除结 果见图3 图3不同污泥回流比下运行时出水SS的去除结果 由图3可知 随着试验时间的延长 出水SS值 呈不断下降的趋势 即在不同污泥回流比下试验对 SS均有一定的去除效果 其中 当污泥回流比为 温度 5 2 27 5 pH值 7 0 7 95 SS 23 5 71 67 TN 43 11 51 25 氨氮 22 75 31 42 TP 0 49 3 90 COD 131 36 284 2 033 50 67 83 100 133 55 45 35 25 15 5 0102030405060708090100 t min SS mg L 1 mg L 1 于小迪等污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响29 环境科技 2013年4月 0 33 50 67 83 100 133 150 140 130 120 110 100 90 80 70 0102030405060708090100 t min SVI mL g 1 50 和67 时 出水SS质量浓度分别为10 mg L和 8 mg L 均达到GB 18918 2002 城镇污水处理厂 污染物排放标准 一级A水质标准 去除率达到 73 19 和65 96 出水水质明显比在其它污泥回流 比下运行效果好 分析原因 污泥回流的主要作用是 增加颗粒物的含量和增强絮凝作用 而SS的去除主 要是靠絮体的吸附沉降作用 故污泥回流比为50 和67 时 SS去除率较高 此外 由图3的数据比较 可得 随着污泥回流比 67 的增大 SS去除率 并没有上升反而下降 这说明污泥回流比若超过一 定值时 会增加出水中悬浮物含量 从而对SS的处 理效果产生负面影响 在不同污泥回流比下运行时 出水TP的去除结 果见图4 图4在不同污泥回流比下运行时出水TP的去除结果 污水中的磷主要通过化学絮凝沉淀去除 因此 易受回流污泥中富集的絮凝剂的影响 在考察的污 泥回流比范围内 随着试验时间的延长 装置对TP 的处理效果总体都呈现提升趋势 并且TP值在出水 80 min后逐渐趋于稳定 即对TP处理效果达到稳 定 由图4可知 当污泥回流比为0 33 时 TP最 高去除率仅为48 73 63 33 出水TP质量浓度为 1 82 0 92 mg L 出水水质明显比其它污泥回流比情 况下差 在污泥回流比 83 时 TP的去除效果不 升反降 而在污泥回流比为50 和67 时 TP去除 效 果 相 当 且 去 除 率 都 较 高 分 别 为85 01 和 76 40 出水TP质量浓度分别达到0 55 0 63 mg L 说明高效沉淀工艺在适宜的污泥回流比下运行对 TP去除效果良好且稳定 在不同污泥回流比下 出水COD的去除结果见图5 由图5可知 不同污泥回流比时 试验对COD 均有一定的去除效果 且COD值在出水80 min后 逐渐趋于稳定 通过综合分析7种工况对COD去除 效果的比较发现 经污泥回流后COD的去除率均较 高 其中 污泥回流比为50 时 出水COD质量浓度 为40 11 mg L 达到GB 18918 2002 城镇污水处 理厂污染物排放标准 一级A的排放标准 去除率 达到75 10 出水水质明显比其它污泥回流比情况 下好 2 2不同污泥回流比对污泥的沉降性能的影响 不同污泥回流比时 污泥的SC SV SVI的比较 结果见图6 图7 图8 污泥沉降指数SVI主要反映污泥的凝聚 沉降 性能 等于SV与MLSS之比 由图6 图7 图8可 知 污泥回流比为50 和67 时 SVI值较小 表征 033 50 67 83 100 133 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0102030405060708090100 t min TP mg L 1 3700 3200 2700 2200 1700 1200 0102030405060708090100 t min 污泥 mg L 1 033 50 67 83 100 133 40 35 30 25 20 15 0102030405060708090100 t min SV 210 190 170 150 130 110 90 70 50 30 0102030405060708090100 t min COD mg L 1 图5不同污泥回流比下出水COD的去除结果 图6不同污泥回流比时污泥SC值比较 图7不同污泥回流比时污泥SV值比较 图8不同污泥回流比时污泥SVI值比较 033 50 67 83 100 133 033 50 67 83 100 133 30 第26卷第2期 项目 原水 出水 去除率 pH值 7 92 7 55 TP 2 63 0 48 81 75 UV254 cm 1 0 301 0 249 TN 44 85 21 14 52 87 氨氮 27 57 16 23 41 83 COD 248 1 49 54 80 03 DCOD 221 62 44 58 79 88 滤膜孔径 m 50 12 50 8 12 5 8 3 5 1 3 1 合计 原水 15 14 4 2 3 2 3 43 出水 0 0 1 1 2 2 3 9 SS mg L 1 去除率 100 100 75 50 33 33 0 0 79 07 这2种工况下系统中污泥的沉降性能较好 综上所述 污泥回流比为50 和67 时 小试 装置综合运行处理效果较好 SS的去除率分别为 73 19 65 96 TP的 去 除 率 分 别 为85 01 76 74 COD的去除率分别为75 10 71 07 且 污泥沉降指数SVI值较小 系统中污泥的沉降性能 较好 综合考虑装置处理效果及经济效益 确定最佳 污泥回流比为50 2 3小试装置最优工况运行分析 通过上述试验确定小试装置的最优工况为 混 凝剂为FeCl3 质量浓度为10 26 mg L 以Fe3 计 助 凝剂为PAM 质量浓度为0 80 mg L 搅拌设备参数 为 混合池为120 r min 反应池为80 r min 装置进 水流量为120 L h 污泥回流比为50 采用间歇排 泥 预絮凝35 min 之后装置运行120 min 开始取 水 测 定 评 价 指 标 pH值 SS COD DCOD TP UV254 TN 氨氮等 在最优工况下运行小试装置约155 min后 取 水样测定相关水质指标 详见表2 表2最优工况下相关水质指标的测定 由表2可知 在最优工况的运行条件下 高密度 沉 淀 池 运 行155 min后 试 验 装 置 对TP COD DCOD均有较高的去除率 出水水质指标符合GB 18918 2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 一 级A的排放标准 但对TN 氨氮等去除效果不明 显 测定透过不同孔径滤膜的SS值 见表3 表3最优工况下透过不同孔径滤膜的SS值 由表3可知 高密度沉淀池对污水中粒径 12 m的颗粒可完全去除 对粒径在3 12 m的颗粒 可部分去除 对粒径 3 m的颗粒则几乎没有去除 能力 分析原因 对于粒径较小的颗粒 颗粒间的碰 撞几率很小 不能有效的聚集 沉降 故很难被去除 而对于粒径较大的颗粒 水中的颗粒物浓度较高 颗 粒间的碰撞几率较大 能够有效的聚集 沉降 形成 较大的絮体随污泥很好的沉降 故去除效果明显 3结论 1 高效沉淀技术对污水中SS TP COD有很好 的处理效果 去除率可达到80 左右 去除效果稳 定 但对TN 氨氮的去除效果不明显 2 污泥回流对沉淀池的运行效果有较大影响 通过试验确定适宜污泥回流比为50 3 高密度沉淀池对原水中粒径 12 m的颗 粒可完全去除 对粒径在3 12 m的颗粒可部分 去除 对粒径 3 m的颗粒则几乎没有去除能力 4 污水厂二级出水经高密度沉淀池处理后 出 水水质基本上达到了城市污水再利用标准中对景观 环境用水的水质要求 GB T 18921 2002 参考文献 1 PETALA M TSIRIDISA V SAMARAS P et al Wastewater reclamation by advanced treatment of secondary effluents J Desalination 2006 195 109 118 2 刘彩红 刘海燕 城市污水传统二级生化处理除磷问题研 究 J 中国环保产业 2008 12 52 53 3 CHO D H KONG S H OH S G Analysis of trihalomethanes in drinking water using head space SPME technique with gas chromatograp