凈水廠排泥水一般包括沉淀池(澄清池)排泥水、氣浮池濾渣和濾池反沖洗廢水。排泥水如不經過處理就直接排入江河湖泊等水體,不僅成為水體的重要污染源,導致水質下降,還可能淤積河道,影響行洪。根據(jù)《室外給水設計標準》(GB50013—2018)要求,凈水廠排泥水必須處理達標后才能外排。
黃家凈水廠位于沈陽市北部,該水廠一期設計規(guī)模為5×104m3/d,二期設計規(guī)模為5×104m3/d,該水廠原水取自地下水,采用跌水曝氣和除鐵除錳濾池處理工藝,反沖洗水中含有大量鐵錳氧化物,如不經處理直接排放將對水體造成污染。該水廠建成處理能力4000m3/d的反沖洗廢水處理設施。處理設施包括調節(jié)池、絮凝沉淀池、污泥濃縮池、污泥脫水車間等構筑物。從實際運行來看,其工藝路線基本合理。
但絮凝池、沉淀池經常出現(xiàn)排泥不暢的問題,設備檢修頻繁,人工維護工作量較大。而全部處理單元均為一組,因此設備維護時,反洗水只能直接外排,不符合環(huán)保要求。同時,凈水廠現(xiàn)有處理規(guī)模已超過一期設計能力并逐漸增加,現(xiàn)有反沖洗污水處理設施的處理能力將無法滿足要求。為此,本方案擬對現(xiàn)有反沖洗污水處理設施進行改擴建,以保證處理設施穩(wěn)定運行,反沖洗水穩(wěn)定達標排放,且處理能力與凈水廠二期處理能力相匹配。
一、現(xiàn)狀存在的問題
1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
根據(jù)甲方提供資料,一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格,共20格,二期濾池與一期相同,共計40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m,現(xiàn)狀運行工況為:每格沖洗需要水量為200m3,除鐵濾池沖洗周期為24h,每天沖洗12格;除錳濾池沖洗周期為3~4天。前端設有2座調節(jié)池,每座容積為400m3,后端濃縮池及污泥脫水污泥處理系統(tǒng)利用一期原有構筑物,該部分滿足一期及二期設計規(guī)模要求?,F(xiàn)有反沖洗水處理系統(tǒng)中混合及絮凝沉淀部分設計水量為4000t/d,該設計流量是根據(jù)一期污水處理規(guī)模5×104m3/d配套建設的,現(xiàn)狀水廠實際處理水量約為6×104m3/d,暫時滿足反沖洗水處理能力要求。
1.2 設施存在問題
現(xiàn)有規(guī)模4000m3/d的反沖洗污水處理系統(tǒng)是針對原一期處理規(guī)模進行配套設計的,隨著城市發(fā)展,水廠處理水量增加,該反沖洗系統(tǒng)將不能滿足一期及二期滿負荷運行時規(guī)模要求。
設備只有一組,設備檢修時反沖洗水直接排放不達標。反應池沉泥、沉淀池排泥不能正常工作,所以需要經常維護。除鐵除錳反洗水污泥性質不同于一般絮凝污泥和生化污泥,以鐵錳氧化沉淀物為主,宜沉淀,但流動性差,重力排泥效果不好。沉淀池排泥斗、排泥管存在一定問題,需要適當改造。
二、水量水質分析研究
2.1 水量
根據(jù)甲方提供資料,一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格,共20格,二期濾池與一期相同,共計40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m,現(xiàn)狀運行工況為:每格沖洗需要水量為200m3,濾池全部沖洗時對應的處理規(guī)模為8000m3/d。
2.2 水質
三、工藝應用選擇
以地表水為水源的凈水廠濾池反沖洗水一般與水廠沉淀池(澄清池)排泥水一起處理,總固體含量一般保持在0.1%~2.0%,以無機顆粒和泥沙為主,還包含部分有機物,主要 >
對于以地下水為水源、采用除鐵除錳濾池的凈水廠,因凈水工藝沒有絮凝沉淀單元,排泥水主要是濾池反沖洗水,且反沖洗水的水質與地表水水源濾池反沖洗水不同。除鐵除錳濾池反沖洗水富含鐵錳氧化物,有試驗表明,反沖洗初期廢水中含鐵量迅速升高,持續(xù)短時間后快速下降,反沖洗水平均鐵含量保持在100~400mg/L。對于除鐵除錳濾池反沖洗水的處理,設計規(guī)范中并沒有明確的規(guī)定,國內凈水廠也是由于環(huán)保要求的不斷提高,近些年才進行處理,處理方法和經驗正在不斷實踐和積累。
除鐵除錳濾池反沖洗水根據(jù)實際情況可考慮回用或排放,《室外給水設計標準》(GB50013—2018)要求,凈水廠排泥水處理后排入河道、溝渠等天然水體應符合現(xiàn)行國家標準《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)。標準中對總錳、色度等指標有明確規(guī)定,雖然對總鐵沒有提出要求,但含鐵量很高的反沖洗水對排放水體存在一定的污染,因此地方生態(tài)環(huán)境部門一般規(guī)定了排放要求。為達到環(huán)保要求,有效處理鐵除錳濾池反沖洗水,首先去除鐵錳。反沖洗水中的鐵錳以難溶于水的氫氧化物為主,因此去除的有效手段就是沉淀,沉淀是指在重力作用下懸浮固體從水中分離的過程,是一種物理手段,簡單易行,效果良好,是水處理和污水處理中的常用技術。除鐵除錳反沖洗水靜沉時間與濃度的關系如圖1所示。
試驗表明,除鐵除錳反沖洗水具有一定自然沉淀、絮凝的能力,經過一定時間自然沉淀,可形成較清晰的泥水界面。但自然沉淀時間長,污泥液面高,上清液含鐵量仍較高,難以達到環(huán)保要求的排放標準。通過投加絮凝劑加速沉淀的過程稱為絮凝沉淀(混凝沉淀),絮凝沉淀的原理是通過絮凝劑和助凝劑的電性中和、吸附架橋等作用,使水中懸浮物失穩(wěn),膠粒物相互凝聚使微粒增大,加速完成泥水分離。相關試驗及已建凈水廠運行經驗表明,絮凝沉淀對除鐵除錳濾池反沖洗水的鐵錳、懸浮物都有較高的去除率,完全可達到排放要求。反沖洗水凈沉試驗表明,其經過16h凈沉后也可以滿足回用要求。從水廠對現(xiàn)狀反沖洗廢水試驗數(shù)據(jù)可以看出,靜沉10h時Fe含量顯著下降(保持在5.5~6.0mg/L),錳含量同樣下降明顯(保持在0.5~0.6mg/L),靜沉24h時鐵含量繼續(xù)下降(保持在1.8~3.0mg/L),錳含量可降至0.35mg/L左右。靜沉10h以上時,效率能達到75%,靜沉效果較好。
沉淀分離后的污泥應進行脫水處理,由于污泥含水率仍較高,脫水前一般應進行濃縮。濃縮的目的是進一步提高污泥的含固率,滿足污泥脫水設備進泥的要求,同時對污泥進行減量,減少后續(xù)處理的規(guī)模和費用。
結合目前國內相似凈水廠的實際處理經驗,本項目采用傳統(tǒng)混凝沉淀過濾系統(tǒng)進行處理?,F(xiàn)有處理設施建有2座調節(jié)池,每座容積為400m3,濾池單格反沖洗水量為200m3,根據(jù)設計規(guī)范,現(xiàn)有調節(jié)池容積滿足要求,因此本方案不新建調節(jié)池?,F(xiàn)有絮凝沉淀設備運行狀況差,應通過設備廠家進行適當改進,如采取增加攪拌器、重新布置泥斗、排泥管等改造措施,但由于原有設備為鋼制,耐腐蝕性差,設備的壽命較短,原有設備難以保證長期穩(wěn)定運行。絮凝沉淀是反洗水處理的核心單元,為保證設備運行穩(wěn)定,處理效果長期達標,本方案擬建處理能力8000m3/d的絮凝池和沉淀池。現(xiàn)有污泥濃縮池及污泥脫水污泥處理系統(tǒng)運行狀況良好,利用一期原有構筑物,該部分滿足一期及二期設計規(guī)模要求。
四、結論
經過反沖洗水處理工藝處理后的水質理論上可以達到《遼寧省污水綜合排放標準》(DB211627—2008),標準中規(guī)定色度不高于30,懸浮物不高于20mg/L,反沖洗水處理后的水質標準低于原水水質,原水鐵含量為6.5~9.5mg/L,錳含量為0.9~1.2mg/L。同時,其滿足建設方對出水排放的要求,該項目廢水經處理后,出水水質指標如表2所示。
根據(jù)現(xiàn)場對黃家凈水廠反沖洗廢水處理現(xiàn)狀的調查研究,水的沉淀性能較差,混凝投藥比例建議進行小試、中試,建立數(shù)學模型,確定經濟合理的投藥量。為了提高上清液的出水水質,可以將進水管從底部進入,進水時可以將底部的沉淀的污泥沖起,加大廢水濃度并且混合均勻。沉淀后的上清液根據(jù)實際要求排放或是回用,根據(jù)實際運行狀況確定處理方式,盡量減少水資源浪費。( >
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