洗浴废水回用处理的物理化学工艺与单元除污效能研究

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洗浴业是城市耗水大户,一个中等规模的浴池日耗水达数百吨。相对于混合后的生活污水来说,洗浴废水处理成本较低,而且较容易实现回用处理。因此,对其深度处理和回用,特别是对于营业性浴室和宾馆排放的洗浴废水,不但降低了对水环境的污染,也是实现污水资源化、缓解水资源紧张、优化企业运营成本的有效途径。本文以水量大、污染程度较轻的洗浴废水为处理对象,在综合分析比较相关标准的基础上提出混凝沉淀—过滤—活性炭吸附—沸石交换—超滤膜—紫外消毒的物理化学处理工艺,对各处理单元的工作特性、运行控制参数进行了探讨,对各影响因素进行分析考察。研究主要包括两方面的内容:单元试验和成套工艺研究,前者侧重单元除污特性、除污机理和适宜操作参数方面的探讨,后者主要是考察整体工艺的运行效果并进行一定的经济分析。 洗浴废水中的固体微颗粒物大多数是粒径较大的固体悬浮物和胶体物质。在未投加混凝剂的条件下,洗浴废水的自然可沉降性较差。混凝对浊度、CODMn、LAS、细菌学指标均有一定的去除效果,不同混凝剂混凝效果相差较大。对于不同种类的混凝剂,各主要污染指标去除率均随投药量的增大而增加,但各种混凝剂投量超过一定范围后去除率的增加变的相当缓慢或略有反弹。 在混凝方案的选择评价中,要考虑到多个水质指标如CODMn、浊度、细菌总数等去除情况,但是对于不同的水质指标,最佳混凝剂的种类、投加量是不同的,如何选择最优的混凝方案是一个具有中介过渡性的模糊概念。基于多目标决策系统的模糊优选模型是以相对隶属度、隶属函数为基础,试验按照主客观相结合确定目标权重的方法,对洗浴废水的混凝优化方案进行了评价。以模糊优化方法评价时,最优混凝方案为投加30mg/L的PFS,而30mg/LAl2(SO4)3+0.1mg/LPAM为最劣方案。 采用无烟煤—石英砂双层滤料对沉淀后的废水进一步澄清,最佳操作滤速为10m/h,反冲洗方式为水反冲洗,冲洗时间为2×5min,冲洗强度为12L/(m2·s),该冲洗强度下滤层膨胀度为50-80%。 活性炭对LAS和CODMn具有良好的吸附性能。在酸性条件特别是pH小于5时,随pH的降低,活性炭对二者的平衡吸附量迅速升高。温度与LAS吸附量存在负相关关系。在低浊条件下,浊度对吸附量的影响较小。本文采用扩展的Freundlich吸附等温式描述LAS-CODMn双组分体系的吸附情况,指出二者在一定比例下活性炭对总有机物有最大去除率,并采用牛顿迭代法求得在C2=13.265C1的时候Q达到最大值,此时活性炭对洗浴废水总有机物的平衡吸附量比LAS单组分时提高了53.3%。二者比例对活性炭平衡吸附容量有明显影响,但LAS和CODMn共存时,活性炭的吸附容量高于单一组分的情况,这对于充分发挥活性炭的吸附性能是有利的。滤速和进水LAS、CODMn浓度对活性炭吸附性能有明显影响,对于沈浴废水,最优活性炭吸附柱的滤速应控制在10m/h。 采用酸碱盐化学手段和热处理对嫩江和海林地区所产天然沸石进行改性。改性后沸石交换容量有不同程度升高,其中盐溶液改性效果最为明显,对沸石的破坏程度和重金属离子溶出问题较轻。在一定范围内升高温度有利于氨氮的去除。滤速和交换柱高度对沸石的交换性能有明显影响,较大的柱高和较低的滤速有利于增大静态交换容量,适宜的滤速和床高分别为10m/h和100cm。由于沸石极性较强,因此对CODMn的吸附效果较差。 在没有清洗的条件下,随着过滤水量的增加,膜阻力变大,而且随过滤水量的增大阻力上升变快,二者近似存在指数关系。温度降低时,水的粘度增加,水分子扩散能力降低,膜的渗透通量降低。pH5-10范围内对膜通量的影响较小,但pH低于4时水通量有明显下降的趋势。超滤膜对细菌总数去除率在99.7%以上,残余细菌数低于直饮水要求,对大肠杆菌可达到100%的去除率。浊度物质的存在在一定程度上促进了超滤对有机物的去除,但同时也对膜阻力的增加和膜通量的下降起到促进作用。随进水TOC的升高,其去除率也有所提高,但出水TOC数值仍呈上升趋势。 连续运行试验表明,洗浴废水经混凝沉淀—过滤—活性炭吸附—沸石交换—超滤—紫外消毒后,各项常规检测指标均优于目前实行的饮用水标准,各处理单元有机结合在一起,形成一套完整高效的处理流程,充分发挥了各单元对特定污染物去除的优势。GC-MS结果表明,无论是有机物的种类还是含量,经回用工艺处理后水样在数值上都远远小于原水,也小于同期的市政供水。洗浴回用水的安全性得到保证。成本分析可知,回用每吨洗浴废水费用为2.13元,远低于目前作为商业用水的自来水价格。 研究结果表明,洗浴废水回用工艺经济高效,对废水中的浊度、LAS、CODMn等污染指标均有优异的去除效果,该工艺具有良好的应用推广前景。
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