论文部分内容阅读
城镇污水厂二级出水中含可溶性难降解有机物以及氮、磷等溶解性无机化合物,它们均会对自然水体产生不良影响。为了维持生态稳定平衡,增强城镇污水的回用程度,许多城镇污水厂面临提标改造,尤其北京等地污水处理厂尾水要求达到地表水IV类水质标准（GB3838-2002）。目前,污水处理厂使用的常规物化深度处理技术对二级出水中残留的有机物及氮磷的去除能力不足且运行费用较高,因此探究经济高效的城镇污水厂二级出水深度处理技术对改善生态环境、节约水资源具有重要意义。本文以地表水IV类水质标准为目标,构建了一个多介质过滤-离子交换系统,考察其对城镇污水处理厂二级出水的深度处理效能。本研究选用沸石和活性炭作为多介质过滤装置的滤料,由静态实验结果可知,沸石和活性炭对氨氮和有机物的吸附交换方式符合弗莱德里希等温吸附式,吸附动力学符合Lagergren假二级动力学方程。由动态实验结果可知,多介质过滤装置对氨氮、COD、浊度具有很好的去除效果,处理后出水的氨氮和COD浓度可以达到地表水IV类标准,浊度可满足景观回用水要求,但出水总氮和总磷不达标需要进行深度脱氮除磷。滤层配置对过滤装置深度处理二级出水的效能具有很大影响。针对二级出水水质,选择沸石与活性炭层厚度均为45 cm的滤层配置,滤速为5m·h-1时,过滤周期可达34 h,周期内COD、氨氮、总氮、浊度的平均去除率分别为36.3%、90.9%、71.6%和61.7%,整个滤层单位时间水头损失仅为1.65 cm·h-1。滤层底部15 cm处滤料含泥量约为1.17%,是常规石英砂的几倍,说明滤料具有较强的纳污能力。对滤料进行气水反冲洗时,气冲强度为15 L·m-2·s-1,气冲时间为2 min;反冲洗水冲强度为10 L·m-2·s-1,冲洗时间为5 min,冲洗结束后滤料纳污量降至0.1%左右,与普通石英砂滤料相比,反冲洗用水量少。对吸附饱和的沸石和活性炭先后采用NaCl和NaOH的混合溶液和甲醇溶液进行柱内循环再生,再生时间分别为2 h和3 h,再生后沸石的再生率大于90%,活性炭的再生率大于70%。综合考察离子交换树脂对氮磷的去除能力、抗其他阴离子干扰的能力以及树脂多次再生的效果,选择D201树脂进行离子交换脱氮除磷的动态实验,获得最佳产水流速为50 BV·h-1,此时离子交换装置产水体积可达500 BV。在树脂的再生实验中,用5%的NaCl和1%的NaOH混合溶液对树脂进行动态再生,通过考察再生过程出水中总磷和硝态氮的浓度,确定再生液的使用量应为15 BV,再生时间为1h。以一个过滤周期为例,考察多介质过滤-离子交换系统对二级出水的深度处理效能,研究结果显示,周期内离子交换装置总产水量达1700BV,多介质过滤-离子交换装置对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为45%、92%、95%和83%,出水水质满足地表水IV类水质标准,浊度满足景观回用水要求。通过经济分析,证明了该工艺具有一定的可行性,可为城镇污水厂提标改造提供相关数据支撑。