浅谈城市水处理技术 7页

'浅谈城市水处理技术-水处理工艺浅谈城市水处理技术随着城市人口的剧增，给有限的水资源带来的压力越来越大，水体污染也日益严重，水中有害物质逐年增多，同时随着水质分析技术逐渐改进，水源水和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加，导致水体中的污染问题越来越严重而且越来越多样化，导致很难处理。为了应对这些现象，满足净水处理要求以及污水排放要求，必须根据原水状况，采用有针对性的水处理技术，力求将原水处理到能够满足人们以及环境的要求。本文着重介绍强化混凝技术、臭氧—活性炭技术、UNITANK技术、Carrousel技术和CASS技术五种普遍应用的水处理技术。1给水处理中技术1.1强化混凝技术1.1.1强化混凝技术的定义及发展强化混凝(enhancedcoagulation简称EC)是指在常规处理工艺流程中在混凝处理时投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂或者是其他的药剂并控制一定的pH值，通过加强混凝与絮凝作用，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物(DBPFP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法。与增加深度处理及 浅谈城市水处理技术-水处理工艺浅谈城市水处理技术随着城市人口的剧增，给有限的水资源带来的压力越来越大，水体污染也日益严重，水中有害物质逐年增多，同时随着水质分析技术逐渐改进，水源水和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加，导致水体中的污染问题越来越严重而且越来越多样化，导致很难处理。为了应对这些现象，满足净水处理要求以及污水排放要求，必须根据原水状况，采用有针对性的水处理技术，力求将原水处理到能够满足人们以及环境的要求。本文着重介绍强化混凝技术、臭氧—活性炭技术、UNITANK技术、Carrousel技术和CASS技术五种普遍应用的水处理技术。1给水处理中技术1.1强化混凝技术1.1.1强化混凝技术的定义及发展强化混凝(enhancedcoagulation简称EC)是指在常规处理工艺流程中在混凝处理时投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂或者是其他的药剂并控制一定的pH值，通过加强混凝与絮凝作用，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物(DBPFP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法。与增加深度处理及 生物预处理相比，强化常规水处理具有投资省、不需建造新的构造物、不占土地以及经常运行费用低等优点，更适合对原有系统的改造。美国最早提出并应用强化混凝于饮用水处理行业中，其主要目标是提高饮用水中消毒、消毒副产物(D/DBP)先质的去除率。美国环境保护局(USEPA)把EC列为在D/DBP条例第一实施阶段控制NOM的最佳方法。强化混凝有两个目的：第一个目的是达到D/DBP条例要求的TOC去除率，第二个目的是充分去除D/DBP的前驱物质，使得当用氯气作主消毒剂，且在配水系统中维持一定余氯量时，各种DBP的最大含量(MCL值)不超出D/DBP条例第一实施阶段的标准。许多国家的科研人员的研究表明，通过强化混凝，可使总有机碳TOC总的去除率达到60%以上，而常规工艺的去除率只有13%。研究人员先后对强化混凝法、新增加处理工艺的粒状活性炭吸附法和膜滤法进行了实验室试验及模拟生产试验，并进行了技术和经济比较，认为采用强化混凝法来提高NOM的去除率更具经济可行性。近年来，我国的水处理工作者对强化混凝的研究也越来越深入，有关强化混凝法去除饮用水中NOM的研究报道也愈来愈多。1.1.2EC的机理以及常用方法强化混凝主要是通过改善混凝条件使有机物去除范围和去除率进一步扩大和提高，其作用机理阐述如下：胶体稳定性的增加是由于大分子天然有机物在无机胶体颗粒表面形成有机保护层，造成空间位阻或双电层排斥作用。混凝的主要作用是去除水中悬浮颗粒和胶体微粒。 一般认为混凝过程是混凝剂水解产物对水中胶体进行电中和使其脱稳，从而形成细小的颗粒，继而絮凝为大而密实的矾花，并通过吸附架桥或网捕作用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体，再通过沉淀与过滤进行分离去除。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物(主要是腐殖酸类中的富里酸等)在一般混凝条件下去除率很低。主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物——金属氢氧化物所吸附，有机物不但增加了胶体表面电荷，而且造成空间位阻效应。但是，如果通过改善混凝处理条件，即在低pH、高混凝剂用量的强化混凝条件下形成大量金属氢氧化物，改善混凝剂水解产物的形态且使其正电荷密度上升，同时低pH条件会影响有机物离解度和改变水中有机物存在形态。有机物质子化程度提高，电荷密度降低，进而降低其溶解度及亲水性，成为较易被吸附的形态。Randtke认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状自然有机物(NOM)的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氢氧化物表面上的共沉淀作用。对水中溶解性的有机物而言，依靠后一种作用即吸附于混凝剂的金属沉淀物上而去除。例如北京第九水厂的生产实践表明，在相同加药量下，机械搅拌澄清池对有机物和消毒副产物前体物的去除效果要优于反应池—沉淀池工艺，其原因就是在机械搅拌澄清池中大量保持的矾花可以充分发挥其吸附作用，而反应—沉淀工艺中矾花形成后即被沉淀去除，其吸附潜力尚未完全发挥。强化混凝作为一种经济有效的去除有机物的技术，常用的工艺流程有以下几种：1）加大混凝剂投量；2）投加有机或无机絮凝剂；3）调整pH值；4）投加氧化剂；5）改善混合絮凝设施；6）铝盐混凝剂改为铁盐混凝剂。1.2臭氧—活性炭技术臭氧活性炭技术主要介绍位于上海市周家渡的水厂中的工艺。该水厂在2000年进行改造，建成两条平行的处理流程。其中一条采用预臭氧—常规处理—后臭氧—活性炭（流程1），另一条采用生物陶粒滤池—常规处理—后臭氧—活性炭（流程2）。1.2.1臭氧系统周家渡水厂的臭氧系统(见图1)包括：进气部分、臭氧发生器、按触池部分和尾气处理部分。臭氧加注分预臭氧和后臭氧两种方式，预臭氧的投加点位于常规处理之前，后臭氧的投加点位于常规处理之后。1.2.2臭氧系统的特点1.采用氧气制备，提高臭氧浓度和产量。周家渡水厂臭氧设备以氧气为原料，采用氧气的优点是：①提高臭氧浓度，增加臭氧产量，降低电耗；臭氧的生成是采用无声放电法，空气中氧的含量为21%，而氧气中氧的含量为90%以上，则可加大臭氧生成浓度和产量。国产以空气为原料的臭氧发生器的臭氧质量分数(浓度)一般为1%左右，而该设备为6%。浓度提高，每根放电管的产量就会提高，电耗相应降低。②简化设备，减小设备体积和占地面积。③加快氧化速度，因为臭氧氧化其他物质的速度和臭氧浓度成正比。④ 气站采用设备租赁方式，节约了基建投资。2.发生器采用先进的变频技术臭氧发生器放电管采用不锈钢管和带内涂层的复合材料管，采用变频技术使产量提高，电耗降低，并可根据水质情况调节臭氧生成量。3.增加了冷却水循环系统本系统增加冷却水循环系统可以保证水的及时冷却，有利于臭氧的生成。冷却水系统包括KSB循环泵2台，1用1备，AFALAV散热器1台，高位水箱1只。4.电热式尾气破坏装置接触池上部的气体中含有剩余臭氧，超过环境排放规定(0.3ppm)，必须分解为氧气后才能排放。尾气分解有化学法和电热分解法。本系统采用电热分解法，优点是速度快，效果好，便于自动运行。装置型号VOD300，处理能力为50m3/h。工作温度400℃，排放不超过0.1ppm。1.2.3臭氧预处理1.预处理作用与原理预臭氧工艺中臭氧的作用为氧化铁、锰等重金属；去除色度；除嗅味；改进微絮凝效果，增加过滤速度和效果，并减少絮凝剂投加量和反冲洗水量；因为取代前加氯，可减少TTHM等氯的消毒副产物；促进水中的自然氧化降解；氧化水中无机物质如氰化物、碳化物、硝化物等。臭氧可氧化水中的2价铁为3价铁，根据下式，理论上，氧化1mgFe，需要0.43mg臭氧，氧化1mgMn需要0.88MG臭氧。 另外，臭氧可氧化氨氮和亚硝酸盐为硝酸盐、氧和水。1.2.4臭氧后处理1.后臭氧作用后臭氧的作用为氧化水中有机物质如苯酚、洗涤剂、农药和生物难降解有机物；将COD转化为BOD；增加水中的溶解氧，有利于后续的生物活性炭滤池工作。1.2.5活性炭滤池活性炭滤池规模1万m3/d，设1座，建在已有的沉淀池旁边，平面尺寸为16.16m×14.80m，池顶标高为7.15m，底标高为2.50m，池深4.65m，上部为砖混结构。活性炭滤池的池壁、底板在沉淀池施工时已建好，并且老池壁上已预留钢筋，滤池共分4格，单格面积16m2。每2格为一组独立单元(规模5000m3/d)，两组成双排对称布置，中间为管廊。滤速6.8m/h，滤料厚度为1.8m，空床停留时间为15min。滤料采用活性炭，粒径为0.5～0.7mm，冲洗周期约5～7d。滤池的清水出水采用电动闸阀，按时间控制其开启度，以保持运行水位的相对恒定。滤池冲洗采用单气冲加单水冲，气冲强度55m3/(m2·h)。气源用水厂内原有鼓风机。水冲强度为25m3/(m2·h)，来自新建反冲洗水泵房，水冲总管上设流量仪1台。1.2.6运行效果周家渡的预臭氧工艺可以降低色度和紫外吸光度30%以上，降低氨氮、铁、锰和亚硝酸盐20%左右，并可以提高溶解氧约42.59 %。对耗氧量和浊度的去除率不到10%，但有利于后续构筑物的运行和处理效果。2污水处理技术2.1UNITANK工艺UNITANKDD工艺是1987年INTERBREW与K·U·Leuven基于三沟式氧化沟结构提出的一种活性污泥法污水处理新技术，该工艺集合了传统活性污泥法和SBR运行模式的优点，把连续系统的空间推流与SBR法的时间推流生化处理过程合二为一，整个系统连续进水和连续出水，而单个池子相对为间歇进水和间歇排水，通过灵活的时间和空间控制，适当改变曝气搅拌方式和增大水力停留时间，可达到脱氮除磷效果1989年这项技术被比利时SEGHERS环境工程公司拥有并于1995年开始推广应用，因其一体化程度高、占地省的独特优点，近年来应用越来越广泛，目前在国内外均有已建成的成熟工艺，在欧洲及亚洲已建成近200座此种工艺的污水处理厂。2.1.1工艺结构及运行方式典型的UNITANK工艺共有三个矩形反应池，如下：'