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自来水厂生产废水的回收利用探讨

    自来水厂的生产废水重要来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池的反冲洗废水,可占全部水厂日产水量的3%~7%。对这部分水进行回用,不仅可以节俭水资源,进步水厂的运营能力,还可减少废水的排放量,特别是对废水排放条件较差的水厂。目前国内外的大型水厂很多在设计时都考虑了生产废水的回用措施,但由于水质的问题,有相当部分的水厂没有或不常回用。这是因为这部分废水中不仅富集了原水中几乎所有的杂质,还包含了在生产工艺中投加的各种药剂。这些物质重新回到生产系统中,再加上由此产生的生物因素(如贾弟鞭毛虫和隐孢子虫),的确具有必定的风险。因此在考虑回用时,必需要仔细研究。

    一、生产废水回用的卫生安全性研究

    卫生安全的饮用水,需满足三个方面的水质请求:感官性状良好;防止介水沾染病的产生,确保微生物学的安全性,特别是人和动物粪便的污染可引起介水沾染病的爆发风行;预防化学物质的急、慢性中毒以及其他健康迫害(如致畸、致突变、致癌作用)。卫生安全性研究重要根据生产废水的特点,从微生物安全性、微量有机污染物以及致突变方面进行系统研究。

    不少学者对净水厂生产废水回用的微生物安全性进行了一系列的研究,有人认为回用会造成滤后水中的“两虫”数量增长的风险,生产废水必须经过预处理方能回用;也有人认为滤池反冲洗排水直接回用不会对水处理工艺系统的处理效果造成影响,而且由于滤池反冲排水回用,增长了原水中颗粒的碰撞和吸附的机会,使得隐孢子虫卵囊或贾第鞭毛虫孢囊被吸附和包卷的机会增多,反而有利于“两虫”和颗粒的去除。混凝沉淀和过滤是惯例水处理工艺去除贾第虫和隐孢子虫的重要阶段,研究表明滤后水浊度与两虫的含量具有较好的相干性,混凝效果和过滤的好坏对两虫的去除率起到非常明显的作用;强化混凝和优化过滤可以得到至少2log的去除率,有时甚至高达4log的去除率,而且滤后水浊度越低,颗粒越少,贾第鞭毛虫和隐孢子虫去除率越高。

    目前国内大多数水厂也逐渐器重生产废水回用的安全性,但目前的研究多基于惯例水质参数的检验,由于检测方法的复杂和费用的昂贵,即使针对水域中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫,也只有深圳和澳门地区进行了初步检测,对生产废水直接回用是否造成水处理系统中贾第鞭毛虫和隐孢子虫的累积和泄漏问题尚未见报道。

    二、生产废水的回用方法

    生产废水回用的方法重要分为直接回用和处理回用。
    (一)直接回用

    直接回用是目前国内采用较多的方法,重要有滤池反冲洗废水直接回收和生产废水上清液回收。前者设置回收池,将滤池反冲洗废水加以收集,提升至原水絮凝前加以回收。后者设置污泥浓缩池,沉淀池排泥水和滤池反冲洗水经过浓缩,上清液提升至原水絮凝前加以回收,底部污泥进入污泥处理系统或直接排入河道或下水道。这种回用方法本身费用较低,可以联合厂区的污泥处理系统一起实行,但需加强水质监测措施,一旦回用水水质不能满足回用标准,必须降低回用负荷或不回用。

    (二)处理回用

    处理回用是对生产废水进行处理,使其水质满足原水的惯例化学指标和生物指标后再回用。处理方法与生产废水的水质有较大关系,如果处理费用高于原水费用且原水水量充分,则无法体现此方法的必要性三、生产废水回用的水质问题及处理方法

    生产废水在回用的过程中需注意铁、锰等惯例指标及微生物指标(贾弟鞭毛虫和隐孢子虫)。

    铁、锰过量摄入对人体是有慢性毒害的。锰的生理毒性比铁严重。自来水厂关注于铁、锰的去除,并非是考虑毒理学上的请求,而是因铁、锰的异味很大,而且污染生活器具,令人难以忍耐,在远未达到慢性毒害的程度前早已不能饮用了。目前我国的地表水环境质量标准和生活饮用水标准中对铁和锰的标准分辨为0.3mg/l和0.1mg/l。一般地下水含铁锰较高,但有些地表水中铁、锰离子的含量也超出了水质标准,虽然尚在惯例处理的能力内,但如果对生产废水不加处理就进行回用,其富集作用将会影响到出厂水的水质。如上海某以黄浦江上游原水为水源的水厂,在设计中考虑了滤池反冲洗水的回用,2001年原水中铁、锰离子最高达10.0mg/l和0.32mg/l,平均值达3.2mg/l和0.12mg/l,这是其对生产废水不回用的重要原因。

    在水处理方面,膜分别技巧脱离了传统的化学处理领域,转入到物理固液处理领域。与惯例饮用水处理工艺相比,膜技巧具有少投甚至不投加化学药剂、占地面积小、便于实现主动化等优点,并已利用于城镇自来水的深度处理上。常用的以压力为推动力的膜分别技巧有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)以及反渗透(RO)等。其特点是能够供给稳固可靠的水质,这是由于膜分别水中杂质的重要机理是机械筛滤作用,因而出水水质在很大程度上取决于膜孔径的大小。

三、回用水系统的设计及运行

    在设计回收池时,应联合实际的废水排放规律,尽量做到均匀回收。减小进水的冲击负荷,但这必定造成回收池的体积放大,对厂平面安排造成必定的艰苦,因此必须统一考虑。例如在进行某40万m3/d水厂的设计方案时,由于其污泥脱水系统将沉淀池排泥水和滤池反冲洗水均纳入其处理领域中,因此只需考虑其上清液的收集与回用。

    针对其工艺流程进行分析,排泥水浓缩池为24小时持续工作,上清液流量为165m3/h;反冲洗废水浓缩池每日工作9.5小时,上清液流量为391m3/h。

    因此其最大排出流量为391+165=556m3/h(9。5hr),其余为165m3/h(14。5hr)。

    如果考虑均匀回收,则其平均流量为(556×9.5+165×14.5)/24=320m3/h。

    若按平均流量回收,需增设1只上清液回收调蓄池,其容积为(556-320)×9.5=2242m3。

    由于场地限制,该厂无法满足如此大容积回收池,只能利用浓缩池附近的区域设置调节容量为150m3的回收池,其回收流量基础与浓缩池上清液的排放量雷同。

    回用水系统的处理方法根据生产废水的水质和回用请求断定,应充分考虑其经济性和可靠性,应针对具体情况选择合适的处理流程,并以实验加以验证。

    在运行时先要制定一个回用水标准,并根据此标准配置在线的水质监测自控仪表,纳入水厂的PLC把持,以便根据其反馈值对回用水系统的运行进行把持。在水质仪表的选择时,考虑到低浊度并不能代表隐虫安全,建议用颗粒计数器检测水中颗粒数来代替浊度。

    四、结论

    在断定生产废水是否回用时,应根据原水和生产废水的水质、水量等因素进行分析:当原水水量足以满足供水请求且费用较低,而生产废水必须先处理再回用,回用费用远高于原水费用时,可以不考虑回用;当原水费用较高,而生产废水的水质较好可不处理,回用费用低于原水费用时,可以考虑直接回用;当原水水量较紧张且费用较高,而生产废水的水质经过简略处理可以满足回用请求,回用费用与原水费用接近时,可以考虑处理回用。在考虑回用水处理时,处理效果和经济性是一种工艺是否被采用的要害。特别是后者,决定了这种工艺是否得以推广。回用水系统工艺的选择和设计,联合水厂的臭氧预处理、深度处理和污泥处理等一并考虑。

2011-6-26
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