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市政汙水二級出水處理

發布時間:2020-9-18 8:40:01  中國汙水處理工程網

  水資源短缺和水汙染問題已經成為影響和製約著我國社會經濟可持續發展的瓶頸,加強汙水再生回用是實現汙水資源化、 緩解水資源供需矛盾的重要途徑, 市政汙水經過二級生化處理後,水中殘留的大多是難生物降解的有機物。 然而, 目前常規二級處理工藝出水水質很難滿足日益嚴格的水質排放要求。因此, 研發有效的市政二級出水處理新技術迫在眉睫。

  膜生物反應器是將膜分離技術與傳統活性汙泥法相結合的新型高效汙水處理技術,具有汙泥濃度高、占地麵積小、 處理效率高等優點, 又由於陶瓷膜通量大、能耗低、耐腐蝕, 用其組裝的陶瓷膜生物反應器得到了廣泛的研究和應用。為了提高汙染物的去除效果和減輕運行過程中的膜汙染問題, 一般需要與其他預處理工藝組合使用。研究表明,投加臭氧, 可以顯著減輕陶瓷膜的膜汙染, 同時臭氧還可以氧化降解有機物, 提高汙水的可生化性。因此,本研究采用臭氧與陶瓷膜生物反應器聯用, 使其充分發揮各自優勢, 以強化對市政二級出水的處理效果,係統考察了臭氧-陶瓷膜生物反應器組合工藝處理市政二級出水的效能,以期形成一套經濟高效、安全可靠的新型組合處理工藝。

  1 材料與方法

  1.1 試驗原水

  試驗用水選取某大學生活汙水二級生化處理出水,二級生化處理工藝流程為: 曝氣調節-水解酸化-缺氧-好氧生物接觸氧化-沉澱-過濾-消毒-二級出水。 根據試驗要求調整主要汙染物濃度, 具體水質如表 1 所示。

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  1.2 試驗工藝流程及控製參數

  原水進水流量為 0.085 L / min, 由蠕動泵控製,首先進入臭氧接觸池, 再經浸沒式平板陶瓷膜反應器處理得到出水。臭氧投加量為5 mg/L,選用的陶瓷膜材料為Al2O3,孔徑為 200nm,有效過水麵積為0.1m2。采用錯流過濾模式,恒定跨膜壓差為0.1MPa。試驗中控製膜生物反應器內MLSS的質量濃度為5000mg/L,SRT為10d。

  1.3 分析方法

  濁度: HACH2100P 濁度計; pH 值: PHS-3CpH 計; CODMn: 酸性高錳酸鹽法; 氨氮: 納氏試劑分光光度法; 亞硝態氮: 重氮化偶合分光光度法; 硝態氮: N-(1-奈基)-乙二胺光度法; UV254:紫外分光光度法; 溶解氧: JPBJ-608 溶解氧儀。

  2 結果與討論

  2.1 臭氧-陶瓷膜生物反應器處理效果

  2.1.1 對濁度的去除效果

  組合工藝對濁度的去除效果如圖 1 所示。

  由圖 1可知,原水濁度平均為6.12 NTU, 經組合工藝處理後, 濁度降至 0.10 NTU 以下, 去除率達到 98.7%。 市政汙水二級處理出水中還留有一定的濁度, 通過臭氧氧化, 濁度變化較小, 這主要是因為臭氧起到了一定的助凝作用。 一方麵, 臭氧的微絮凝效應有助於有機膠體和顆粒物的混凝; 另一方麵, 臭氧氧化增加了水中的含氧官能團有機物,與金屬鹽等形成聚合體, 使顆粒脫穩, 產生共沉

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  澱, 從而使濁度減小。 出水經陶瓷膜生物反應器的截留作用, 濁度明顯下降, 水中絕大多數濁度被去除。 結果表明, 組合工藝對濁度的去除非常有效。具體聯係汙水寶或參見http://www.520ugo.com更多相關技術文檔。

  2.1.2 對氨氮的去除效果

  組合工藝對氨氮的去除效果如圖 2 所示。

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  由圖 2 可知, 進水氨氮平均質量濃度為 2.50mg / L, 臭氧氧化後氨氮基本沒有得到去除, 有的甚至略有升高, 這可能是由於臭氧的強氧化性, 使原水中的部分有機氮轉化為氨氮, 有利於後續的生物處理。 經陶瓷膜生物反應器過濾後, 最終出水氨氮平均質量濃度為 0.07 mg / L, 去除率達到 97.3%。在這一過程中, 亞硝化細菌和硝化細菌通過硝化作用, 將氨氮轉化為亞硝態氮和硝態氮, 從而使得水中氨氮含量大幅度降低。 在整個氨氮的去除過程中, 陶瓷膜生物反應器發揮了主要作用。

  2.1.3 對亞硝態氮的去除效果

  組合工藝對亞硝態氮的去除效果如圖 3 所示。

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  由圖 3 可知, 進水亞硝態氮平均質量濃度為 0.17 mg / L, 臭氧出水平均質量濃度為 0.014 mg / L,去除率約為 81.3%, 這是因為亞硝態氮具有強還原性, 易被臭氧氧化成硝態氮, 使其含量降低; 經組合工藝處理後, 最終出水亞硝態氮平均質量濃度低於 0.01 mg / L, 平均去除率達到 96.0%。 亞硝態氮的去除主要集中在臭氧氧化階段, 再進一步經過陶瓷膜生物反應器的硝化作用, 使亞硝態氮轉化為硝態氮, 實現亞硝態氮從水中的去除。

  2.1.4 對 CODMn 的去除效果

  組合工藝對 CODMn 的去除效果如圖 4 所示。

  由圖 4 可知, 原水中 CODMn 平均質量濃度為4.23 mg / L, 經組合工藝處理後出水質量濃度低於2.50 mg / L, 平均去除率為 41.2% 。 臭氧對 CODMn的平均去除率為 10%, 這是因為臭氧可將一些大分子有機物或者難降解的高分子有機物轉化成小分子物質, 部分被氧化成 CO2 和 H2O。 再經陶瓷膜生物反應器的截留作用和生物降解作用, 將水中的小分子有機物進一步去除。

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  2.1.5 對 UV254 的去除效果

  組合工藝對 UV254 的去除效果如圖 5 所示。

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  由圖 5 可知, 進水 UV254 平均值為 0.056 cm-1,臭氧出水的 UV254 平均值為 0.039 cm-1, 組合工藝出水平均值為 0.037 cm-1, 平均去除率為 32.9%。 由此可見, 臭氧氧化後, 具有非飽和結構的有機物濃度明顯下降, 這是因為臭氧具有強氧化性, 改變了原水中有機物的性質和分子結構。 分析可知, 組合工藝對 UV254 有一定的去除效果, 其中臭氧氧化對其去除發揮了主要作用。

  2.2 陶瓷膜通量變化

  在試驗進行過程中, 陶瓷膜因截留待濾水中的汙染物從而引起通量的減小。 跨膜壓差為 0.1 MPa時直接過濾和組合工藝的陶瓷膜通量變化曲線如圖6 所示。 由圖 6 可知, 直接過濾的陶瓷膜通量從711 L / ( h·m2) 減 少 到 521 L / ( h·m2), 減少了26.7%; 而組合工藝的陶瓷膜通量從 725 L / (h·m2)減少到 621 L / (h·m2), 減少了 14.3%。 根據通量減少量對比可知, 在組合工藝中, 由於在陶瓷膜生物反應器前加臭氧氧化工藝, 二級出水中一些大顆粒

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  物質被氧化, 降低了膜的有機物汙染程度, 使得膜通量降低變慢, 汙染速率減緩。 因此, 臭氧氧化有效地減輕了膜汙染, 提高了膜的穩定通量。

  3 結論

  (1) 投加臭氧可以氧化有機物, 提高汙水的可生化性。 臭氧氧化過程對二級出水中的有機物有一定的去除能力。

  (2) 臭氧與陶瓷膜生物反應器組合工藝可以實現對生活汙水二級出水的深度處理, 能夠彌補臭氧對濁度、 氨氮等汙染物去除效果不佳的缺點。 最終出水濁度、 氨氮、 亞硝態氮、 CODMn 和 UV254 分別為 0.08 NTU、 0.07 mg / L、 0.01 mg / L、 2.50 mg / L 和 0.037 cm-1, 對應的去除率分別為 98.7%、 97.3%、96.0%、 41.2% 和 34.1%, 處理效果良好。

  (3) 直接過濾的陶瓷膜通量減少了 26.7%, 而組合工藝的陶瓷膜通量減少了 14.3%。 臭氧有效地減輕了膜汙染, 提高了膜的穩定通量。(來源:山東泰禾環保科技股份有限公司)

 

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