新型陶瓷滤料在工业废水回用工程中的应用

新型陶瓷滤料在工业废水回用工程中的应用

随着我国水资源供需矛盾日益加剧，工业废水的回用是解决水资源短缺的有效措施之一。将生产污水回用于生产不仅节约了水资源,也为企业带来了一定的经济效益。而如何提高回用水的质量也成了普遍关注的问题。山东鲁梅丝业有限责任公司是国内最大的蚕丝生产厂家,年耗水量为80万m3,企业以节约用水保护水环境为目的,于1992年和1999年建立了二期废水处理回用工程,年处理废水78万m3,回用于生产重复利用。为了提高回用水的水质,公司对武汉理工大学和山东铝业公司联合研制的新型陶瓷滤料作了生产性试验,并在各项水质指标上与原大粒砂滤料作了对比。1陶瓷滤料的k试验中所采用的新型陶瓷滤料是山东铝业公司利用赤泥、粉煤灰、煤矸石、劣质粘土等固体废物,和成孔剂、成型助剂及烧成助剂按比例配料、混料、成球、干燥及烧成制得的陶瓷滤球样品。新型陶瓷滤料不仅具有耐腐蚀、抗氧化、无毒性、硬度高等特点,且有较大的孔隙率和巨大的比表面积,有利于截留和吸附水中的杂质。此外,陶瓷滤料的比重、渗透系数及气孔率均可根据原材料的配比以及生产工艺来调整,因而可以满足原水水质对滤料的要求。按过滤设备工艺要求,从滤料直径由大至小装入滤塔内,先装入粒径在3～5mm的大颗粒陶瓷滤料690kg;接着依次投入3～4mm的次大颗粒陶瓷滤料840kg;2～3mm的陶瓷滤料1110kg;再装入1～2mm的陶瓷滤料960kg;再装入0.8～1.2mm的陶瓷滤料720kg。滤料装填高度为800mm。对新装入的比重为1.6g/cm3的陶瓷滤料进行反冲洗至水澄清,未发现小滤料流失现象。2实验2.1工艺该公司污水回用工程采用生物接触氧化处理,经沉淀过滤和活性炭吸附等处理工艺,实际污水处理能力为900t/d,具体工艺流程为2.2号滤塔试验试验选择污水站一期工程,于1号滤塔中投入新型陶瓷滤料,同时选择2号滤塔为原大粒砂滤料作对比性试验。试验采用定时取样,对新型陶瓷滤料塔和原大粒砂滤料塔进水、出水及活性炭吸附塔出水分别取样化验分析监测,观察水质变化,同时对2种滤料的滤塔和吸附塔在使用周期上进行比较。2.3悬浮物浓度ss试验以悬浮物浓度(SS)、化学需氧量(COD)等参数作为过滤及吸附的评价指标。SS可以反映水中杂胶体及悬浮固体物的含量,COD则反映水中有机物的含量。这2个指标都可以反映出水中杂质的含量。悬浮物浓度(SS)用滤纸法测定;化学需氧量(COD)用重铬酸钾法测定。3结果和分析3.1悬浮物的去除试验测得1号滤塔的进水平均SS为31.6mg/L,2号滤塔的进水平均SS为31.2mg/L,且变幅均很小。1号滤塔的进水平均COD为27.375mg/L,2号滤塔的进水平均COD为27.916mg/L,变幅也很小。由图1、图2可以看到,在进水SS、COD相差不大的情况下,1号滤塔(陶瓷滤料)滤后出水的SS和COD均明显低于2号滤塔(大粒砂滤料)的出水SS和COD。这是由于陶瓷滤料具有较大的颗粒间孔隙率和较大的比表面积,因而提高了截污能力,并可以有效地吸附水中的胶体杂质和有机物。因此,陶瓷滤料的过滤周期明显要大于砂滤料的过滤周期。由陶瓷滤料塔出水SS的变化趋势(图1)可以看到,出水悬浮物浓度先下降后升高,即悬浮物的去除率在过滤前期随时间升高,而后期随时间减小。这是由于在过滤的前期,随着时间增加,由上层滤料发挥作用逐渐变为整个滤料层发挥作用,因而出水悬浮物浓度逐渐降低。过滤后期,由于整个滤层中截留的杂质越来越多,使得滤层的截污能力接近或达到饱和,故悬浮物浓度又有所升高。同时还可以从图1中看到陶瓷滤料滤层的成熟期要小于砂滤料的成熟期。3.2陶瓷滤料塔会降低活性炭吸附量,使其运行周期更短从图3和图4可以看到,使用陶瓷滤料后的最终出水的SS和COD值均小于使用砂滤料的出水SS和COD值。活性炭吸附主要是去除水中相对分子质量在500～3000之间的有机物,相对分子质量较大的有机物很难进入活性炭的吸附孔道。之所以经过陶瓷滤料塔过滤后的出水更有利于活性炭的吸附,是因为陶瓷滤料塔有效地截留了水中的大分子有机物,从而减轻了后续活性炭吸附塔的有机负荷,充分发挥活性炭易于吸附小分子、难降解有机物的特点,因而使得活性炭吸附塔出水SS和COD值有所降低。从图4中还可以看到,陶瓷滤料塔后续活性炭吸附塔中活性炭的使用周期明显大于使用砂滤料塔后续活性炭吸附塔中活性炭的使用周期,其运行周期达到了120h。由于陶瓷滤料塔大大降低了水中有机物的量,因而延缓了活性炭中吸附的有机物达到饱和的时间,即延长了活性炭的使用周期。3.3提高水中有机物的去除率,提高水的进出水从表1中可以看到,陶瓷滤料不仅大大地提高了水中悬浮物和有机物的去除率,也为后续处理提供了很好的进水条件,提高了后续处理对水中杂质的去除率。3.4延长过滤周期,节约回水能耗1)新型陶瓷滤料的使用寿命要比砂滤料长,因而节省滤料的购置费用。2)新型陶瓷滤料将过滤周期延长了2.5倍,因此在试运行期间,根据该厂日常成本统计结果,共节省了反冲洗耗水、耗电约60%,同时回用水量增加了120t/d。3)延长了活性炭的吸附周期,即延长了活性炭的使用时间,因而节省活性炭费用。4新型陶瓷滤料与常规滤料的对比a.新型陶瓷滤料具有很好的节水、节能效果,能延长过滤设备的使用周期。b.新型陶瓷滤料具有强大的截污能力和吸附能力,反冲洗效果好,时间短。c.