（市政工程专业论文）超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究.pdf

摘要 供水厂滤池反冲洗废水约占水厂产水量的l 一5 ，回收处理这部分水具有 节约水资源和保护环境的双重意义。目前国内设有回收工艺的水厂通常将反冲洗 废水直接回收至水厂前端，并与水厂原水混合后处理，这种做法对水厂主流程会 产生冲击负荷，同时由于回收池上清液中仍含有较多有机物、微生物及重金属， 因此存在水质安全风险。 。 a 水厂滤池反冲洗废水为砂滤池反冲洗废水，经平流式回收池简单沉淀后回 流至配水井；b 水厂滤池反冲洗废水为砂滤池和炭滤池的混合反冲洗废水，经竖 流式回收池调节并简单沉淀后回流至配水井。两个水厂回收池出水均存在浊度变 化大的特点，但a 水厂回收池出水的有机物含量较高，含有隐孢子虫；b 水厂回 收池出水的细菌含量、水蚤数量较高，含有隐孢子虫和贾第虫。a 、b 两厂现有 的回收工艺在浊度、有机物( 特别是t h m f p ) 、微生物( 特别是“两虫”) 水蚤 类浮游生物和藻类等方面影响水厂主工艺，存在恶化出厂水水质的风险。 本文对预沉淀一直接超滤工艺处理a 水厂滤池反冲洗废水进行了试验研究， 结果表明，直接超滤工艺处理滤池反冲洗废水后膜出水浊度约为0 1 n t u ，膜出 水细菌总数小于3 c f u m l ，膜出水高锰酸盐指数约为l m g l ；超滤处理a 水厂反 冲洗废水试验的化学清洗周期为5 7 天，累计产水量约2 8 4 0m 3 ，回收率 9 5 ，该 工艺处理成本约为o 2 1 6 元m 。 本文对预沉淀一直接超滤工艺处理b 水厂滤池反冲洗废水进行了试验研究， 结果表明，直接超滤工艺处理滤池反冲洗废水后膜出水浊度约为0 1 n t u ，膜出 水细菌总数小于3 c f u m l ，膜出水高锰酸盐指数约为l m g l ：超滤处理b 水厂反 冲洗废水试验的化学清洗周期为2 6 天，累计产水量约1 1 3 5m 3 ，回收率 9 5 。 本文应用预沉淀一直接超滤工艺处理s 市两水厂滤池反冲洗废水，出水水质 较好，膜出水经消毒后能直接回收到清水池，不仅提高了水厂滤池反冲洗废水回 用的水质安全性，而且减少了回用对水厂主工艺的影响，并降低了综合运行成本。 关键词：净水厂：滤池反冲洗废水：直接超滤；水质安全性；回用 硕士学位论文 l 目_ l l _ 自| | = t e 目= 目自= _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l - - _ l _ _ - _ l _ l l _ l _ i _ _ _ l 自j ii l l i _ _ _ e 鼍_ | 目_ a b s t r a c t a b o u t1 - 5 o f p r o d u c t i o nw a su s e dt ob a c k w a s hf i l t e r si nw a t e rp l a n t r e u s i n g t h i s p a r to f w a t e rc a nn o to n l ys a v et h ew a t e rr e s o u r c e ，b u ta l s o p r o t e c tt h e e n v i r o n m e n t a tp r e s e n t ，b a c k w a s hw a t e rw a sd i r e c t l yr e c y c l e dt ot h eu p s t r e a mo f w a t e rp l a n td o m e s t i c a l l yf ft h eb a c k w a s hw a t e rw a sr e u s e d t h ep r a c t i c ec o u l dd i s t u r b t h em a i np r o c e s s e so fw a t e rp l a n t ，a n ds e c u r er i s k se x i s t e db e c a u s et h es u p e r n a t eo f r e c o v e r yt a n ks t i l lh a v em a n yo r g a n i c ，m i c r o b i a la n dh e a v ym e t a l b o t ho faa n dbw a t e rp l a n t sr e c y c l e db a c k w a s hw a t e r , t h eb a c k w a s hw a t e ro fa w a t e rp l a n tw a sf r o ms a n df i l t e r s ，w h e nt h eb a c k w a s hw a t e ro fb w a t e rp l a n tw a sf r o m s a n df i l t e r sa r i da c t i v ec a r b o nf i l t e r s ，t h eq u a l i t yo ft w ow a t e rp l a n t sw e r ed i f f e r e n t ， t h e r e f o r e ，t h et r i a l sw e r ec a r r i e do u ts e p a r a t e l y t h eb a c k w a s hw a t e ro faw a t e rp l a n tw a ss e t t l e di nr e c o v e r yt a n ki nas h o r tt i m e b e f o r er e c y c l e dt ot h ed i s t r i b u t i o nw e l l ；t h et u r b i d i t yo ft h es u p e r n a t ew h i c hc o n t a i n s e l e v a t e dl e v e l so f o r g a n i cr a n g e dg r e a t l y , e s p e c i a l l y , t h es u p e r n a t ec o n t a i n s c r y p t o s p o r i d i u m ，c o n s e q u e n t l y , t h er e c y c l ep r o c e s s e s c o u l d i m p a c t t h e p l a n t p e r f o r m a n c ea n df i n i s h e dw a t e r ap i l o t s c a l e t r i a lo f r e u s i n gb a c k w a s hw a t e ri naw a t e r p l a n tb y p r e - s e d i m e n t a t i o n - d i r e c tu l t r a f i l t r a t i o nw a sc a r r i e do u t ，t h er e s u l t ss h o w e d ：t o t a l b a c t e r i a lc o u n ti ne f f l u e n to fm e m b r a n ew e r el e s st h a n3 c f u m l ，p e r m a n g a n a t e n u m b e rw e r ea b o u tl m g l ；a f t e r5 7d a y s ，t h em e m b r a n et h a tp r o d u c e d2 8 4 0 m 3w a t e r w a sc h e m i c a lc l e a n e d ，a n dt h et r i a ld e m o n s t r a t e dt h a ta r e c o v e r yo fm o r et h a n9 5 ，a s t h ec o s tc o u n t e dt o0 216y u a n m 3 t h eb a c k w a s hw a t e ro fs a n df i l t e r sa n da c t i v ec a r b o nf i l t e r si nbw a t e rp l a n t w e r eb o t hs e t t l e di nr e c o v e r yt a n ki nas h o r tt i m eb e f o r er e c y c l e dt ot h ed i s t r i b u t i o n w e l l ；t h et u r b i d i t yo ft h es u p e r n a t ew h i c hc o n t a i n se l e v a t e dl e v e l so ft r i h a l o m e t h a n e s f o r m a t i o np o t e n t i a l ，w a t e rl e a sa n da l g ar a n g e dg r e a t l y , e s p e c i a l l y , t h e s u p e r n a t e c o n t a i n sc r y p t o s p o r i d i u ma n dg i a r d i a ；r e c y c l ep r o c e s s e sl e a dt ol o w e rt u r b i d i t y , b u t h i g h e rp e r m a n g a n a t en u m b e ra n dg r a n u l en u m b e r ap i l o t - s c a l et r i a lo f r e u s i n g b a c k w a s hw a t e ri nbw a t e r p l a n tb y p r e s e d i m e n t a t i o n d i r e c tu l t r a f i l t r a t i o nw a sc a r r i e do u t ，t h er e s u l t ss h o w e d ：t o t a l b a c t e r i a lc o u n ti ne f f l u e n to fm e m b r a n ew e r el e s st h a n3c f u m l ，p e r m a n g a n a t e n u m b e rw e r ea b o u tlm g l ；a f t e r2 6d a y s ，t h em e m b r a n et h a tp r o d u c t e d1135 m 3w a t e r m 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 w a sc h e m i c a lc l e a n e d ，a n dt h et r i a ld e m o n s t r a t e dt h a ta r e c o v e r yo fm o r e t h a n9 5 b a c k w a s hw a t e r o ft w ow a t e rp l a n t s i ns c i t y w e r er e u s e db y p r e s s e d i m e n t a t i o n d i r e c tu l t r a f i l t r a t i o n ，p r o d u c e d ap e r m e a t eo fg o o dq u a l i t y , t h e e f f l u e n tc o u l ds e n tt oc l e a n i n gw a t e rt a n ka f t e rd i s i n f e c t i o n ，t h ep r a c t i c en o to n l y e n s u r e dt h es e c u r i t yo fr e u s i n gb a c k w a s hw a t e r , b u ta l s or e d u c e dt h ei m p a c t i o nf o r m a i np e r f o r m a n c e ，f u r t h e r m o r e ，r e d u c e dt h ei n t e g r a t i o nc o s to fp e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：w a t e rp l a n t ；b a c k w a s hw a s t e w a t e r ；u l t r a f i l t r a t i o n ；s e c u r i t yo fw a t e r q u a l i t y ；r e u s e i v 硕士学位论文 图1 1 图1 2 图1 3 图1 4 图2 1 图2 2 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 ，7 图3 8 图3 9 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 - 0 图4 1 l 图4 1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图4 1 6 插图索引 保定中法供水有限公司净水厂排泥水处理工艺流程9 d e n s a d e g 高密度澄清池示意图。9 j a m e se q u a r l e s 水厂改造后工艺流程图1 0 膜技术应用于h i t f e l d 水厂的工艺流程图。：。1 2 l g l 0 6 0 x 1 一e 型超滤试验装置设备外观1 4 超滤装置工艺流程简图1 5 a 水厂工艺流程图2 0 a 水厂回收池工艺简图2 1 a 水厂回收池出水浊度日变化2 2 中试试验工艺简图2 6 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水膜通量变化情况2 7 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水跨膜压差的变化2 8 过滤初期与终期膜跨膜压差的变化对比2 9 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水膜渗透率的变化一2 9 强化冲洗时排污口收集到的泥饼3 1 b 水厂工艺流程图3 7 b 水厂回收池工艺简图3 8 b 水厂回收池上清液浊度日变化k 3 9 以砂滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液浊度3 9 以炭滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液浊度i 3 9 静沉两小时以上回收池水浊度4 0 以砂滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液c o d m n 4 1 以炭滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液c o d m n 4 1 静沉2 小时以上回收池上清液c o d m 4 2 以砂滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液细菌总数4 2 以炭滤池反冲洗废水为主时的回收池上清液细菌总数。4 3 静沉2 小时以上回收池上清液细菌总数4 3 回收与未回收时沉淀池出水浊度对比4 5 回收与未回收时砂滤池出水浊度对比。4 5 回收与未回收时主臭氧后出水浊度对比4 6 回收与未回收时炭滤池出水浊度对比4 6 v 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 图4 17 图4 18 图4 1 9 图4 2 0 图4 2 1 图4 2 2 图4 2 3 图4 2 4 图4 2 5 图4 2 6 图4 2 7 图4 2 8 图4 2 9 图4 3 0 图4 3 1 图4 3 2 回收与未回收时b 水厂主工艺各阶段出水浊度4 6 回收与未回收时沉淀池出水c o d m n 对比：。4 7 回收与未回收时砂滤池出水c o d r 对比4 7 回收与未回收时主臭氧出水c o d m n 对比4 8 回收与未回收时炭滤池出水c o d m n 对比4 8 回收与未回收时b 水厂主工艺各阶段出水c o d m n 4 8 回收与未回收时砂滤池出水颗粒数( 2 p m ) 对比4 9 回收与未回收时炭滤池出水颗粒数( 2 m ) 对比4 9 回收与未回收时b 水厂主工艺各阶段出水颗粒数( 2 u m ) 5 0 过滤流量为2 4 m 3 h 及3 2 m 3 h 时的跨膜压差5 1 叠片式过滤器被堵j 5 2 整个化学清洗周期过滤流量随时间的变化。5 2 整个化学清洗周期跨膜压差随时间的变化5 2 第二次化学清洗后跨膜压差随时间的变化5 3 整个化学清洗周期膜组件渗透率随产水量的变化5 4 超滤处理b 水厂滤池反冲洗废水膜组件对c o d m n 的去除5 5 v 表1 1 表1 2 表1 3 表1 4 表2 1 表2 2 表2 3 表2 3 表3 1 表3 1 表3 2 表3 2 表3 3 表3 3 表3 4 表3 5 表3 6 表3 7 表3 8 表3 9 表3 1 0 表3 1 1 表3 1 2 表3 1 3 表3 1 4 表3 1 5 表4 1 表4 2 表4 3 附表索引 水厂进水与滤池反冲洗废水水质对比2 原水与滤池反冲洗废水水质对比2 水厂进水与浓缩池上清液水质对比3 机械脱水沥出液水质情况【5 1 4 超滤装置配置表1 5 膜组件主要性能参数1 6 a ) 运行程序a 时各泵和阀门状态1 7 b ) 运行程序b 时各泵和阀门状态1 7 a ) a 水厂滤池反冲洗废水浊度变化2 1 b ) 大冲水厂回收池出水的浊度变化j 2 3 a ) 滤池反冲洗废水c o d m n 含量2 3 b ) 回收池出水c o d m n 含量2 5 a ) 滤池反冲洗废水u v 2 5 4 含量2 3 b ) 回收池出水u v 2 5 4 含量2 6 回收池出水的t o c 含量。：2 4 滤池反冲洗废水中细菌总数2 4 回收池出水细菌总数2 4 原水与回收池出水的水蚤数量2 5 a 水厂回收池出水p h 值2 5 a 水厂回收池出水溶解性金属离子与原水的对比2 5 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水膜组件对浊度的去除3 1 膜组件出水的颗粒数3 2 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水膜组件对c o d m n 的去除o 3 3 超滤处理a 水厂滤池反冲洗废水膜组件对u v 2 5 4 的去除一3 4 膜进水与出水中的细菌总数3 4 超滤处理滤池反冲洗废水运行成本估算3 5 b 水厂回收水送样检测结果4 4 超滤处理b 水厂滤池反冲洗废水膜组件对浊度的去除5 4 超滤处理b 水厂滤池反冲洗废水膜组件对细菌总数的去除5 5 i x 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品：对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者签名。叮肌 嘲柚f 溯引日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编 本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打搿 ，一) 作者签名： 导师签名： 日期：加q 年，月3ie 1 日期；聊叮月罗e l 硕士学位论文 第1 章绪论 净水厂生产废水主要指滤池反冲洗废水、沉淀池排泥水，约占水厂产水量的 5 一1 0 。早期这部分废水被直接排放，但由于废水中高含固量的污泥，直接排 入水体和下水道造成了河道、湖泊淤积，下水道堵塞；反冲洗废水中含有大量无 机盐( 如铝盐) ，直接排放还会污染水体及土壤。日本早在1 9 7 5 年就颁布了水质 污染防治法，把净水厂的沉淀设施和过滤设施指定为“特定设备，设有这些设备 的净水厂其排出的废水必须符合相应的排放标准【l 3 】。 随着城市建设和环境保护事业的不断发展，净水厂所排出的生产废水对环境 的污染越来越引起人们的关注【4 1 。不断增长的水资源压力使得水厂生产废水回用 成为主流。净水厂排泥水处理在国内起步较晚，目前我国地表水厂拥有排泥水处 理与回收再利用设施的还不足5 ，然而废水再生回用节约了淡水资源，具有保 护环境的显著优点，新建水厂都趋向于增设回收设施。问题在于净水厂生产废水 中含有大量有机物、藻类、部分重金属，尤其是含有高浓度的病原微生物，回收 水不仅对水厂正常运行产生冲击负荷，也可能影响出厂水水质。因此，有必要对 回收水进行安全性评价，对回用安全保障技术开展研究。 1 1 净水厂回收水简介 净水厂在处理过程中产生的可回收的水主要有：滤池反冲洗废水、浓缩池上 清液、脱水沥出液，有时候还包括滤池初滤水【5 j 。 l 。1 1 滤池反冲洗废水 滤池反冲洗废水包括砂滤池反冲洗废水和活性炭滤池反冲洗废水，在水厂自 用水中占有较大比例，根据冲洗方式的不同，滤池反冲洗废水一般约占水厂取水 量的1 5 一5 。其中携带了大量的病原微生物( 如贾第虫和隐孢子虫) ，原水中 的颗粒以及混凝过程中的絮状物【6 7 j 。 一般水厂会尽量分散滤池反冲洗的时间，使各格滤池轮流冲洗，但滤池反冲 洗废水的产生仍是不连续的，在短时间内水量会很大。如果回收前没有经过处理 或者调节就直接回收，可能会造成水厂处理水量超过其设计容量，当回收水与原 水混合处理不当时，又可能造成水力扰动。如美国某水厂的滤池反冲洗废水总量 只占产水量的4 ，但当其与原水混合时，瞬时流量却高达总流量的6 0 p j 。 滤池是水厂处理工艺中一道重要的屏障，截留了绝大多数颗粒物，其中包含 了大量的有机物、金属离子及微生物，这些有机物、金属离子及微生物随滤池反 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 冲洗时进入反冲洗废水中。国内典型工艺的滤池反冲洗废水浊度一般在7 1 5 0 n t u 内变化，但原水水质及工艺的差异可能使得滤池反冲洗废水的浊度也有不同。美 表1 1 水厂进水与滤池反冲洗废水水质对比【8 1 水厂进水指原水经过了加氯、加石灰、加铝盐后 表1 2 原水与滤池反冲洗废水水质对比【8 】 d o c ，m g l 0 7 5 4 t t h m ，瞻l n d - 2 1 8 h a a 6 ，岭l b r ，m g l a i ，m g l f e ，m g l m n ，m g l n d 2 1 5 n d 0 6 8 n d 3 0 n d 5 6 6 o 0 1 5 5 2 4 0 6 1 9 0 0 3 8 o 7 2 1 2 o 1 l 0 8 1 9 l n d 1 9 8 n d 2 1 1 n d 0 4 6 n d 1 4 5 8 n d 1 3 2 0 0 1 1 7 9 8 0 5 5 0 4 6 1 0 0 3 3 1 4 7 8 7 1 4 3 3 9 1 7 2 4 3 0 1 2 0 4 7 3 1 2 7 z n ，m g l n d 0 50 0 3 n d - 1 00 13 3 - _ l l - - - - _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ - - - - i n - - _ _ _ _ l _ - l _ l _ - - _ _ - l _ _ - _ _ i _ - _ - - - - _ _ _ _ _ - _ _ l _ _ - i - l _ - - _ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ - _ _ - - l - _ - i - _ _ _ l l _ _ - - _ _ _ _ 2 硕士学位论文 国自来水公司研究基金会( a w w a r f ) c o r n w e l l 对取自2 5 个水厂的1 4 6 个原水 样本与1 4 8 个滤池反冲洗废水样本比较分析后显示，后者贾第虫和隐孢子虫的浓 度分别比前者高出1 6 倍和2 1 倍，d o c 和锌的浓度高出2 倍，反冲洗废水中总三 卤甲烷t t h m s 高达原水的9 2 倍【8 1 ，如表1 1 、表1 2 。滤池反冲洗废水中还可能 含有高浓度的t o c 、铝、锰、铁。在l e v e s q u c 等人的研究中，反冲洗废水t o c 峰值达到1 4 3 m g l ，总铝峰值达1 5 8 m g l ，总锰峰值达1 2 3 m g l 【9 1 。显然，不经 适当的处理而将反冲洗废水回收至水厂处理前端，虽然工艺简单、经济，但势必 造成潜在的负面冲击：( 1 ) 回流量若不适当控制，水力负荷将变大；( 2 ) 混凝单 元中水化学反应过程可能变化；( 3 ) 存在着有机物、金属离子及微生物在处理过 程中不断累积的风险。 1 1 2 浓缩池上清液 表1 3 水厂进水与浓缩池上清液水质对比【l o 】 检测指标 m i a n u s 水厂 s w i m m i n gr i v e r 水厂 n e wc a s t l e 水厂 水厂进水1 浓缩池 水厂进水2 浓缩池水厂进水3 浓缩池 t t h m 8 1 9 l a g l t t h m f p 1 6 9 2 0 0 g l 浊度，n t u4 5 1 0 0 1 5 6 5 2 54 3 4 9 4 4 4 o 7 5 o t o c ，m g l 2 3 1 - 4 43 7 8 5 0 p h 溶解铝 m g l 总铝m g l 溶解锰 m g l 总锰m g l 5 5 6 56 o 6 7 0 0 2 6 3 3 0 0 0 1 - 2 7 2 2 3 6 0 0 4 0 1 6 0 0 4 0 2 4 0 1 8 0 6 2 1 1 4 4 1 1 2 5 4 5 溶解铁 o 1 8 o 0 5 m g l 1 5 3 1 2 2 4 6 4 o 0 3 9 2 9 0 4 0 0 4 o 1 6 1 9 2 4 5 3 6 6 8 0 0 0 3 0 9 7 6 0 6 2 o 7 0 1 4 2 5l1 3 1 9 7 2 1 4 4 0 02 7 0 6 8 6 1 0 2 3l l o 4 5 1 5 6 45 0 6 - 1 5 1 6 5 6 87 0 - 7 5 o 0 9 3 7 70 0 4 0 6 6 o 7 4 70 2l5 0 9 2 o 0 2 0 0 40 2 6 3 0 8 0 0 2 - 2 5l0 2 6 - 3 6 9 总铁m g l o 2 30 0 8一 一一一 1 原水添加氯、铝盐、石灰后 2 原水中添加了粉末活性炭后 3 原水添加高锰酸钾、铝盐、助凝剂、碳和氯后 3 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 浓缩池上清液主要指净水厂污泥浓缩过程中产生的上清液。净水厂污泥主要 指沉淀池排泥水以及来自排水池( 用于收集滤池反冲洗废水) 的底泥。浓缩池可 以是澄清池、沉淀池、泻湖，或者类似的单元。 浓缩池上清液的污染物含量取决于原水水质、浓缩工艺、浓缩负荷率以及添 加混凝剂的种类。有报道称，没有经过处理的沉淀池排泥水中贾第虫浓度为4 0 个九，而隐孢子虫浓度为8 0 个l 。c o r n w e l l 等人在1 9 9 3 年将三个水厂进水与浓 缩池上清液水质对比后的结果如表1 3 。浓缩池上清液中t t h m 、t t h m f p 、t o c 、 总锰及溶解锰的含量较高，总铝与溶解铝浓度低是因为沉淀作用而留在了污泥中 1 0 l o 浓缩池底部的污泥中含有相当数量的微生物( 如“两虫) 、有机物和无机污 染物，如果污泥不适当沉淀、处理或者排走的话，污染物可以重新释放回到上清 液中，因此上清液应及时从浓缩池中抽走。h o e h n 等人的研究中，需要人工排泥 的重力浓缩池中常常有相当数量的锰、铁和t o c 从污泥中释放出来【1 1 1 。国内李 田等人的试验也证实了上清液中各种污染物的浓度均随污泥放置时间而增加，排 泥水经扰动后上清液中有害物质浓度增加的幅度更大【1 2 1 。 泻湖中上清液的水质情况又与其他不同，因为泻湖中可能产生了无氧的环境， 一些金属物质从污泥中释放出来。同样，有机物也可能从底泥中重新回到水体， 引起了味、嗅等感官问题。然而，无氧环境可能也使得病原微生物浓度减少。 1 1 3 脱水沥出液 一些水厂设有污泥处理装置，污泥一般来自沉淀池、澄清池、反冲洗废水储 存池或者其他的单元。污泥含固量一般为1 一2 ，为了得到含固量在5 0 以上 的污泥就得设置污泥脱水环节，由此产生了脱水沥出液。美国政府规定，污泥脱 水后的沥出液必须处理【5 】。本文主要介绍机械脱水中产生的沥出液。 表1 4 机械脱水沥出液水质情况p l 4 硕士学位论文 污泥机械脱水设备主要有三种：板框式压滤机、带式压滤机和离心脱水机， 目前国内使用板框式压滤机居多。沥出液如有回收的话，常常需要在回收前与其 它回收水混合。 如果沉淀池排泥水量是水厂产水量的o 6 ，则脱水沥出液就约占产水量的 o 1 一o 2 。美国关于脱水沥出液的一份水质报告显示，沥出液浊度、t o c 、和 t t h m 的含量很高，如表1 4 t 5 1 。在我国，由于脱水沥出液水质较差，回收风险较 高，一般水厂将脱水沥出液直接排放。 1 2 回收水处理技术 在回收前对反冲洗废水进行预处理，美国回收滤池反冲洗废水技术指导手 册( f i l t e rb a c k w a s hr e c y c l i n gr u l et e c h n i c a lg u i d a n c em a n a u l ) 里推荐主要有六 种工艺可供参考：( 1 ) 沉淀；( 2 ) 微砂辅助沉淀；( 3 ) 气浮；( 4 ) 颗粒床过 滤；( 5 ) 膜滤；( 6 ) 消毒【5 】。 1 2 1 沉淀 沉淀是使用最广的处理反冲洗废水的方法，既可用于间歇回收也可用于连续 回收，比较常用的工艺有平流式沉淀池、澄清池、泻湖、斜板( 管) 沉淀池等等。 其前添加混凝剂有助于提高沉淀效果，因此在单独使用沉淀的效果不佳时，可添 加混凝剂。 在欧美国家，泻湖被广泛应用于此，在用地不紧张的地区，泻湖是一种经济 可行的处理反冲洗废水的工艺。但当进水量占泻湖容量比例较高时，水力扰动发 生使得污泥中的污染物又重新回到水体中，因此k a w a m u r a 建议泻湖的容量应可 容纳十次反冲洗废水的水量，也可建三个或以上的小型泻湖，每个能容纳三次或 四次反冲洗废水的水量。泻湖一般很少排泥，但当污泥会释放较多有害物质时， 就应设置经常性的排泥设备【13 1 。 斜板( 管) 沉淀池较普通的沉淀池可承受更大的负荷率，颗粒去除率提高， 但斜板( 管) 沉淀池也有其自身的缺点，即斜板( 管) 表面容易滋生生物膜，特 别是藻类，容易堵塞斜板( 管) ，也不易清洗。上海闵行水厂排泥水的浓缩池采用 的也是斜板沉淀池【1 羽。 总之，如果能将沉淀运用得当，可获得满意的浊度和颗粒去除率，包括两虫。 当溢流速度足够慢时，消毒副产物前驱物质等污染物也能被去除，对于美国马里 兰州r c w i l l s o n 水厂来说，溢流速率需低于0 1 2 m h ，加入非离子型聚合剂可以 在溢流速率为0 5 0 7 5 m h 时将微粒的去除率提高至9 0 1 4 】。 但如果设计或运行不当的话，颗粒的去除率将达不到要求，会危及出厂水的 水质安全，这就需要均衡池或储存池有足够的容积来避免这种情况，对用地紧张 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 的地区可能难以承受。同时需要经常排泥也对排泥设备的效率提出了要求。 1 2 2 微砂辅助沉淀 微砂辅助沉淀是上个世纪7 0 年代开始用于水处理中的一项新技术，通过添加 微砂和一种混凝剂来提高絮凝和澄清的效果。微砂可分离并重复使用，往往用于 没有足够空间建平流沉淀池而又需要澄清的场合。当进水的水质变化较大时，也 可考虑使用微砂辅助沉淀。 微砂辅助沉淀具有占地少、运行良好、启动快的特点，并可降低投资费用。 缺点是对机械设备的依赖性重、运行时间短、药剂的投加量大、需要电耗等等， 这些又会增加处理成本【l3 1 。 1 2 3 气浮 气浮是另一种固液分离的技术，被广泛用在水厂滤池之前，或用于污水厂污 泥的浓缩。这里多指加压溶气气浮：空气在加压条件下溶于水，呈过饱和状态， 进入气浮池后，压力下降，空气以微气泡的形式释放出来，将密度接近于水的固 体或液体污染物微粒粘附在气泡上，上浮至水面【l5 1 。均衡一混凝一气浮工艺对处 理反冲洗废水来说是合适的，水质条件允许的话也可免掉均衡和混凝，直接使用 气浮。 对于去除密度低的颗粒物，气浮是一种很有效的方式，能去除藻类、原生动 物卵囊、凝结的天然有机物、矾花等，甚至是隐孢子虫。它有许多优于沉淀的地 方：( 1 ) 气浮的负荷率高，因此结构更紧凑；( 2 ) 气浮的启动时间短，短时间内 就能获得优良的出水；( 3 ) 混凝剂投量较低；( 4 ) 气浮前所需的絮凝时间是沉淀 前所需的1 2 。1 5 ；( 5 ) 气浮出来的污泥含固量更高【1 6 1 9 1 。 气浮所需的混凝剂量低，而反冲洗废水中的颗粒某种程度上已经经过了混凝， 因此气浮之前是否需要添加药剂还不确定。如果可以省去投加混凝剂，在气浮将 是经济可行的处理反冲洗废水的工艺。但气浮所需的机械设备较复杂，需要空气 饱和设备、空气释放设备，这使得维护运行和维修的工作量及难度增加。 1 2 4 颗粒床过滤 颗粒床过滤用于回收滤池反冲洗废水也是一种有效的工艺。颗粒床前端是否 需要投加药剂以及是否需要絮凝都要视具体情况而定。高浊度的反冲洗废水可能 会很快堵塞颗粒床，使得过滤周期缩短，这时在进入颗粒床滤池前就需要先澄清 反冲洗废水，对于水质较好的反冲洗废水来说则无需澄清。颗粒床在颗粒的去除 方面也许优于沉淀和气浮，这取决于不同的水质、预处理、滤料、负荷率等等因 素，但它操作起来较复杂，成本也较高，另一方面，颗粒床滤池本身也需要反冲 洗，这会使得回收率降低【1 4 】。 6 硕士学位论文 1 2 5 膜滤 膜滤( 微滤m f 、超滤u f ) 用于回收滤池反冲洗废水是上个世纪九十年代才 提出来的一项新技术，膜应用本身还是一门新兴产业，膜法处理滤池反冲洗废水 应用于实际生产的报道较少，德国s t a w a g 的h i t f e l d 饮用水处理厂是其中的一 例【2 2 , 2 3 】。另外，荷兰、德国和美国做过一些生产性试验，目前大量的研究还在进 行中【2 4 2 6 1 。 m f 和u f 对颗粒的去除程度相当高，对进水水质的变化范围适应性很大，能 安全地去除几乎所有的微生物，特别是两虫，并能去除部分n o m 、t o c 、d b p 。 在m f u f 前增加絮凝能更好地去除有机物。膜滤也需要反冲洗，但回收率比颗粒 床要高出许多，一般都可达到8 5 - - 9 5 ，甚至9 9 以上。有研究表明，经u f 处 理后的水通过u v 消毒后可直接外输用户。 膜滤的优点主要在于可处理水质变化范围广的反冲洗废水，另外它结构紧凑、 占地少、自动化程度高、易于扩展，且可预置，膜装置还不受地面高度的限制。 但由于这是一门新兴技术，因此许多方面还需要更深入的研究，膜构件的成本有 待降低，如何缓解膜污染也是一项关键技术。 1 2 6 消毒 反冲洗回收到水厂工艺前端之前先进行消毒，可保证去除大量的病原体。运 用最广泛的消毒剂还是氯，但氯不能安全去除两虫。加利福尼亚的卫生部门建议 在回收前考虑消毒【2 7 1 。但在进行消毒前需同时考虑消毒剂量、消毒副产物的生成、 是否需要在消毒前设固液分离等问题。目前对灭活反冲洗废水中病原体所需的消 毒剂量还没有一个指导标准。c o r n w e l l 等人曾对高锰酸钾、c 1 0 2 、u v 对反冲洗 废水的消毒效果做过研究，发现水中是否含颗粒对消毒的影响很大，特别是对高 锰酸钾而言。含颗粒物的反冲洗废水所需的高锰酸钾量要增加4 5 倍。但高锰酸 钾对隐孢子虫的灭活率明显低于c 1 0 2 和u v 。c o r n w e l l 的研究中，在浊度为1 0 一1 4 n t u 的反冲洗废水中，3 毫焦耳c m 2 的u v 对隐孢子虫的灭活率高于4 l o g 。 此外，臭氧也是灭活隐孢子虫的一种有效氧化剂1 8 】。 未经处理的反冲洗废水中含有大量有机物及t t h m s 的前驱物质【l0 1 ，这是消 毒中所必须考虑的，特别是使用氯作为反冲洗废水的消毒剂时，可能使得水厂出 厂水d b p 超标。 c o r n w e l l 将七种处理技术在浊度、颗粒物的去除率以及成本三个方面进行了 对比，总的来说，颗粒床( 其前使用沉淀或气浮的预处理) 及膜对浊度和颗粒物 的去除效果最好，但成本也最高；不加高分子聚合物的斜板( 管) 沉淀池成本低， 但对浊度和颗粒物的去除率也较低；添加高分子聚合物的气浮对浊度和颗粒物的 去除率居中，成本也居中【8 】。当然，美国环保局还指出，不同的地区，不同的水 7 超滤技术回收滤池反冲洗废水的试验研究 厂，不同的水质情况，适宜的处理工艺也可能各不相同。 1 3 国内外净水厂回收水处理实例 净水厂生产废水的回用方式可分为：直接回收和处理后回收。 直接回收为将滤池反冲洗废水收集到回收池，然后泵抽至配水井中与原水混 合；或者将滤池反冲洗废水和沉淀池排泥水收集到污泥浓缩池，经简单沉淀后上 清液提升到配水井中。其中，滤池反冲洗废水和沉淀池排泥水收集到同一构筑物 混合的称为合建式，也可将滤池反冲洗废水和沉淀池排泥水分开收集到不同的构 筑物中，称为分建式。合建式工艺简单，节省了污泥浓缩池的容积，但由于排泥 水与反冲洗废水的水质差异较大( 排泥水含固量较高而水量较小；反冲洗废水含 固量较低而水量较大) ，使得沉淀池的上清液不甚理想，下沉污泥浓度也偏低，后 续污泥脱水后泥饼含固量偏低【l 】。 处理后回收指滤池反冲洗废水和沉淀池排泥水的上清液经过某些工艺处理 后，水质满足原水的常规化学指标和生物指标后再回收。欧美等发达国家由于近 年来对病原微生物( 特别是“。两虫 ) 的关注，逐渐在推广甚至强制要求回收水处 理后再回收，因此，这种回收方式代表了生产废水回用的趋势。 1 3 1 国内实例及现状 由于回收水厂生产废水可节约水资源，提高水厂的运营能力，还可减少废水 的排放量。我国有许多大型水厂在设计时都考虑了生产废水的回用措施，如北京 市第九水厂、石家庄第八水厂、深圳市梅林水厂、广州市西洲水厂、大连市沙河 口水厂等等，但其中绝大部分采用的都是直接回收，且更偏重于对排泥水的污泥 处理、处置，而没有考虑回用水带来的负面影响【l 】。 实际上，如果对生产废水不加处理就回用，其富集作用将会影响到出厂水的 水质，因此由于水质问题有相当部分设有生产废水回用措施的水厂没有回收或不 常回用。如上海以黄浦江上游原水为水源的某水厂，在设计中考虑了滤池反冲洗 废水的回用，2 0 0 1 年原水中铁、锰离子最高达1 0 0 m g l 和o 3 2 m g l ，平均值达 3 2 m g l 和0 1 2 m g l ，这是生产废水不回