混凝沉淀工藝在反沖洗廢水處理中的應(yīng)用

　　凈水廠排泥水一般包括沉淀池(澄清池)排泥水、氣浮池濾渣和濾池反沖洗廢水。排泥水如不經(jīng)過處理就直接排入江河湖泊等水體，不僅成為水體的重要污染源，導(dǎo)致水質(zhì)下降，還可能淤積河道，影響行洪。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50013―2018)要求，凈水廠排泥水必須處理達(dá)標(biāo)后才能外排。

　　黃家凈水廠位于沈陽市北部，該水廠一期設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104m3/d，二期設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104m3/d，該水廠原水取自地下水，采用跌水曝氣和除鐵除錳濾池處理工藝，反沖洗水中含有大量鐵錳氧化物，如不經(jīng)處理直接排放將對(duì)水體造成污染。該水廠建成處理能力4000m3/d的反沖洗廢水處理設(shè)施。處理設(shè)施包括調(diào)節(jié)池、絮凝沉淀池、污泥濃縮池、污泥脫水車間等構(gòu)筑物。從實(shí)際運(yùn)行來看，其工藝路線基本合理。

　　但絮凝池、沉淀池經(jīng)常出現(xiàn)排泥不暢的問題，設(shè)備檢修頻繁，人工維護(hù)工作量較大。而全部處理單元均為一組，因此設(shè)備維護(hù)時(shí)，反洗水只能直接外排，不符合環(huán)保要求。同時(shí)，凈水廠現(xiàn)有處理規(guī)模已超過一期設(shè)計(jì)能力并逐漸增加，現(xiàn)有反沖洗污水處理設(shè)施的處理能力將無法滿足要求。為此，本方案擬對(duì)現(xiàn)有反沖洗污水處理設(shè)施進(jìn)行改擴(kuò)建，以保證處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，反沖洗水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，且處理能力與凈水廠二期處理能力相匹配。

　　一、現(xiàn)狀存在的問題

　　1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　根據(jù)甲方提供資料，一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格，共20格，二期濾池與一期相同，共計(jì)40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m，現(xiàn)狀運(yùn)行工況為：每格沖洗需要水量為200m3，除鐵濾池沖洗周期為24h，每天沖洗12格;除錳濾池沖洗周期為3～4天。前端設(shè)有2座調(diào)節(jié)池，每座容積為400m3，后端濃縮池及污泥脫水污泥處理系統(tǒng)利用一期原有構(gòu)筑物，該部分滿足一期及二期設(shè)計(jì)規(guī)模要求?，F(xiàn)有反沖洗水處理系統(tǒng)中混合及絮凝沉淀部分設(shè)計(jì)水量為4000t/d，該設(shè)計(jì)流量是根據(jù)一期污水處理規(guī)模5×10⁴m3/d配套建設(shè)的，現(xiàn)狀水廠實(shí)際處理水量約為6×10⁴m3/d，暫時(shí)滿足反沖洗水處理能力要求。

　　1.2 設(shè)施存在問題

　　現(xiàn)有規(guī)模4000m3/d的反沖洗污水處理系統(tǒng)是針對(duì)原一期處理規(guī)模進(jìn)行配套設(shè)計(jì)的，隨著城市發(fā)展，水廠處理水量增加，該反沖洗系統(tǒng)將不能滿足一期及二期滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)規(guī)模要求。

　　設(shè)備只有一組，設(shè)備檢修時(shí)反沖洗水直接排放不達(dá)標(biāo)。反應(yīng)池沉泥、沉淀池排泥不能正常工作，所以需要經(jīng)常維護(hù)。除鐵除錳反洗水污泥性質(zhì)不同于一般絮凝污泥和生化污泥，以鐵錳氧化沉淀物為主，宜沉淀，但流動(dòng)性差，重力排泥效果不好。沉淀池排泥斗、排泥管存在一定問題，需要適當(dāng)改造。

　　二、水量水質(zhì)分析研究

　　2.1 水量

　　根據(jù)甲方提供資料，一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格，共20格，二期濾池與一期相同，共計(jì)40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m，現(xiàn)狀運(yùn)行工況為：每格沖洗需要水量為200m3，濾池全部沖洗時(shí)對(duì)應(yīng)的處理規(guī)模為8000m3/d。

　　2.2 水質(zhì)

　　一期反沖洗水處理設(shè)計(jì)方案提供水質(zhì)資料如表1所示。

　　三、工藝應(yīng)用選擇

　　以地表水為水源的凈水廠濾池反沖洗水一般與水廠沉淀池(澄清池)排泥水一起處理，總固體含量一般保持在0.1%～2.0%，以無機(jī)顆粒和泥沙為主，還包含部分有機(jī)物，主要來源于原水中的色度、浮游生物等。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)排泥水處理的主要方式是進(jìn)行水量調(diào)節(jié)、濃縮和脫水。因沉淀池排泥水含固率較高，一般可通過重力濃縮將污泥濃度控制在3%左右，然后進(jìn)行機(jī)械脫水。而濾池反沖洗水平均含固率低于0.03%，一般是將沉淀底泥與沉淀池排泥水一起濃縮脫水，上清液回收。

　　對(duì)于以地下水為水源、采用除鐵除錳濾池的凈水廠，因凈水工藝沒有絮凝沉淀單元，排泥水主要是濾池反沖洗水，且反沖洗水的水質(zhì)與地表水水源濾池反沖洗水不同。除鐵除錳濾池反沖洗水富含鐵錳氧化物，有試驗(yàn)表明，反沖洗初期廢水中含鐵量迅速升高，持續(xù)短時(shí)間后快速下降，反沖洗水平均鐵含量保持在100～400mg/L。對(duì)于除鐵除錳濾池反沖洗水的處理，設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒有明確的規(guī)定，國(guó)內(nèi)凈水廠也是由于環(huán)保要求的不斷提高，近些年才進(jìn)行處理，處理方法和經(jīng)驗(yàn)正在不斷實(shí)踐和積累。

　　除鐵除錳濾池反沖洗水根據(jù)實(shí)際情況可考慮回用或排放，《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50013―2018)要求，凈水廠排泥水處理后排入河道、溝渠等天然水體應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978―1996)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)總錳、色度等指標(biāo)有明確規(guī)定，雖然對(duì)總鐵沒有提出要求，但含鐵量很高的反沖洗水對(duì)排放水體存在一定的污染，因此地方生態(tài)環(huán)境部門一般規(guī)定了排放要求。為達(dá)到環(huán)保要求，有效處理鐵除錳濾池反沖洗水，首先去除鐵錳。反沖洗水中的鐵錳以難溶于水的氫氧化物為主，因此去除的有效手段就是沉淀，沉淀是指在重力作用下懸浮固體從水中分離的過程，是一種物理手段，簡(jiǎn)單易行，效果良好，是水處理和污水處理中的常用技術(shù)。除鐵除錳反沖洗水靜沉?xí)r間與濃度的關(guān)系如圖1所示。

　　試驗(yàn)表明，除鐵除錳反沖洗水具有一定自然沉淀、絮凝的能力，經(jīng)過一定時(shí)間自然沉淀，可形成較清晰的泥水界面。但自然沉淀時(shí)間長(zhǎng)，污泥液面高，上清液含鐵量仍較高，難以達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。通過投加絮凝劑加速沉淀的過程稱為絮凝沉淀(混凝沉淀)，絮凝沉淀的原理是通過絮凝劑和助凝劑的電性中和、吸附架橋等作用，使水中懸浮物失穩(wěn)，膠粒物相互凝聚使微粒增大，加速完成泥水分離。相關(guān)試驗(yàn)及已建凈水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，絮凝沉淀對(duì)除鐵除錳濾池反沖洗水的鐵錳、懸浮物都有較高的去除率，完全可達(dá)到排放要求。反沖洗水凈沉試驗(yàn)表明，其經(jīng)過16h凈沉后也可以滿足回用要求。從水廠對(duì)現(xiàn)狀反沖洗廢水試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，靜沉10h時(shí)Fe含量顯著下降(保持在5.5～6.0mg/L)，錳含量同樣下降明顯(保持在0.5～0.6mg/L)，靜沉24h時(shí)鐵含量繼續(xù)下降(保持在1.8～3.0mg/L)，錳含量可降至0.35mg/L左右。靜沉10h以上時(shí)，效率能達(dá)到75%，靜沉效果較好。

　　沉淀分離后的污泥應(yīng)進(jìn)行脫水處理，由于污泥含水率仍較高，脫水前一般應(yīng)進(jìn)行濃縮。濃縮的目的是進(jìn)一步提高污泥的含固率，滿足污泥脫水設(shè)備進(jìn)泥的要求，同時(shí)對(duì)污泥進(jìn)行減量，減少后續(xù)處理的規(guī)模和費(fèi)用。

　　結(jié)合目前國(guó)內(nèi)相似凈水廠的實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目采用傳統(tǒng)混凝沉淀過濾系統(tǒng)進(jìn)行處理。現(xiàn)有處理設(shè)施建有2座調(diào)節(jié)池，每座容積為400m3，濾池單格反沖洗水量為200m3，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，現(xiàn)有調(diào)節(jié)池容積滿足要求，因此本方案不新建調(diào)節(jié)池?，F(xiàn)有絮凝沉淀設(shè)備運(yùn)行狀況差，應(yīng)通過設(shè)備廠家進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，如采取增加攪拌器、重新布置泥斗、排泥管等改造措施，但由于原有設(shè)備為鋼制，耐腐蝕性差，設(shè)備的壽命較短，原有設(shè)備難以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。絮凝沉淀是反洗水處理的核心單元，為保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果長(zhǎng)期達(dá)標(biāo)，本方案擬建處理能力8000m3/d的絮凝池和沉淀池。現(xiàn)有污泥濃縮池及污泥脫水污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，利用一期原有構(gòu)筑物，該部分滿足一期及二期設(shè)計(jì)規(guī)模要求。

　　四、結(jié)論

　　經(jīng)過反沖洗水處理工藝處理后的水質(zhì)理論上可以達(dá)到《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB211627―2008)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定色度不高于30，懸浮物不高于20mg/L，反沖洗水處理后的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)低于原水水質(zhì)，原水鐵含量為6.5～9.5mg/L，錳含量為0.9～1.2mg/L。同時(shí)，其滿足建設(shè)方對(duì)出水排放的要求，該項(xiàng)目廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)黃家凈水廠反沖洗廢水處理現(xiàn)狀的調(diào)查研究，水的沉淀性能較差，混凝投藥比例建議進(jìn)行小試、中試，建立數(shù)學(xué)模型，確定經(jīng)濟(jì)合理的投藥量。為了提高上清液的出水水質(zhì)，可以將進(jìn)水管從底部進(jìn)入，進(jìn)水時(shí)可以將底部的沉淀的污泥沖起，加大廢水濃度并且混合均勻。沉淀后的上清液根據(jù)實(shí)際要求排放或是回用，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況確定處理方式，盡量減少水資源浪費(fèi)。(來源：遼寧城建設(shè)計(jì)院有限公司)