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书书书水资源全回收的!#$%&新水源工艺中试研究薛’涛!’张朋川!’张彩云!’车淑娟!’俞开昌北京碧水源科技股份有限公司!北京()**)+#’’摘’要!’针对实际城镇污水!以水质优于地表!类总氮,()-./0#$水量全回收为目标开展了!#$%&新水源工艺中试研究%将部分%&浓水回流至!#并达到平衡后!%&浓水中123和14*5浓度分别降低约6)7和((7!实现了高回收率%&系统的稳定运行%在此基础上采用芬顿$生化技术处理剩余浓水!建立了水资源全回收的!#$%&新水源工艺%%&对123$氨氮和总磷的截留率分别高于+)7$8)7和9:7!但对总氮基本无去除%!#$%&工艺主要出水指标达到地表!;类水质总氮为:;()-./0#!电耗和药剂消耗成本为((9元/-8!其中!#$%&和浓水处理成本分别占8=87$697和(*)7!开发和应用低压%&膜及高回收率%&系统是降低工艺运行成本的关键%!#$%&工艺出水水质优良!水量全回收!是一种有应用需求和发展前景的高品质再生水制备工艺%’’关键词!’城镇污水&’膜生物反应器&’纳滤&’芬顿&’再生水中图分类号!?@==*’’文献标识码!A’’文章编号!()))$6+)*!*)()=$))(($)6’’基金项目!国家水体污染控制与治理科技重大专项!*)(6BC)9*(+$))(!#$%&’()#*+%,-.$/012$34!5$(*’’6$57$89#*%*:)%*52*’$,5(*2*(#)8)%$/65$8:)’%*;)%*5C@D?4E#’BFA%GHIJ.KLMN4J#’BFA%G14OKPNJ#’1FDQMNKRN4J#’S@T4OKLM4J.!!#$#%&’(#&#%)*+(,-.%/0/&12/34+53#!#$#%&()**)+#2.#%*’’=’%5)(%$’?EIUVWEXILE-VWIYIZ4[YIZ4YIXXILW4-4YOEJ4J\IJ[NXIYM4YYMIXILW4O-I\Z4YIX]N4WOYP-IIY[YMILW4[[!EXMO.MIX[Y4J\4X\E^YMI6%7#(/%8%+*09:*0#+1;+*%5*(5=/(;:(=*-)*+(OJ1MOJ4!?%,()-./0#4VOWEYK[L4WI[YN\PEJYMI!#$%&VXELI[[YXI4YOJ.XI4W-NJOLOV4WZ4[YIZ4YIXZ4[LEJ\NLYI\PXILOXLNW4YOJ.4V4XYE^YMI%&LEJLIJYX4YIYE!##YMI_4W4JLI\1234J\14*5LEJLIJKYX4YOEJ[E^%&LEJLIJYX4YI\ILXI4[I\_P6)74J\((7?MIMO.MXILE‘IXP%&[P[YI-LENW\XNJ[Y4_WP?MIXI[Y%&LEJLIJYX4YIZ4[^NXYMIXYXI4YI\_PYMI&IJYEJ$_OELMI-OL4WYILMJEWE.P#[EYMI!#$%&VXELI[[^EXLE-VWIYIZ4[YIZ4YIXXILW4-4YOEJZ4[I[Y4_WO[MI\?MIXIRILYOEJX4YI[E^123#%F56$%4J\?H_P%&ZIXIMO.MIXYM4J+)7#8)74J\9:7#XI[VILYO‘IWPNY?%LENW\JEY_IXI-E‘I\_P%&?MII^^WNIJY]N4WOYPE^YMI!#$%&VXELI[[LENW\-IIYYMILW4[[!EX[Y4J\4X\!?%a:$()-./0?MIEVIX4YOJ.LE[YE^IJIX.P4J\LMI-OL4W[LEJ[N-VYOEJZ4[((9PN4J/-8?MIX4YOE[E^EVIX4YOJ.LE[Y[E^YMI!##%&4J\LEJLIJYX4YIYXI4YOJ.NJOY[ZIXI8=87#6974J\(*)7#XI[VILYO‘IWP3I‘IWEV-IJY4J\4VVWOL4YOEJE^WEZVXI[[NXI%&-I-_X4JI4J\MO.MXILE‘IXP%&[P[YI-4XILXNLO4WYEEVIX4YOJ.LE[YXI\NLYOEJ?MI!#$%&VXELI[[L4JVXE\NLIMO.M]N4WOYPXILW4O-I\Z4[YIZ4YIXZOYM^NWWZ4YIXXILE‘IXPbYO[4^I4[O_WI4J\VXE-O[OJ.YILMJEWE.P^EX4\‘4JLI\Z4[YIZ4YIXXILW4-4YOEJ%((%第86卷’第=期*)(年:月’’’’’’’’’’’’中国给水排水1Fb%AcA?D#dcAQ?DcA?D#’’’’’’’’’’’’’eEW86%E=!4P*)(’’*.;$5-’$’-NJOLOV4WZ4[YIZ4YIX&’-I-_X4JI_OEKXI4LYEX!!#&’J4JE^OWYX4YOEJ!%&&’&IJYEJ&’XILW4O-I\Z4[YIZ4YIX’’针对缺水地区#开发和应用城镇新水源工艺技术#将污水转化为高品质再生水#提升水资源利用效率#保障水资源战略安全#具有重要意义’!#$%&/#2双膜工艺是一种获得广泛认可的高品质再生水制备技术((#*)#其应用推广的主要障碍是%&/#2产生占总水量()7;8)7的浓水#既增加了处理成本也浪费了水资源’为解决双膜工艺的浓水问题#最大限度回收水资源#以水质优于地表!类!总氮,()-./0*水量全回收为目标开展了!#$%&工艺中试研究’首先#选择操作压力尽量低的%&膜以降低运行成本’其次#考察%&浓水回流至!#对工艺稳定性的影响#即挖掘!#生化系统对%&浓水的消纳能力以尽量减少浓水水量(8#6)’再次#考察芬顿$生化技术对剩余浓水的处理效果#使处理后的浓水与%&产水混合后达到目标水质并实现水量全回收’最后#分析了该工艺的电耗与药耗成本’!试验装置与方法!#!中试装置中试在北京市某污水处理厂进行#装置处理水量为*:;8)-8/\#其中!#装置的工艺流程为厌氧$缺氧$好氧$膜池#F#?为(6M’%&装置采用3&8)低压纳滤膜#运行压力为)*;)6!H4’浓水处理采用流化床芬顿$好氧生化!!#装置#F#?分别为):和(M’试验期间考察了如图(所示的6种工况’!#!!$%$&#$%!&&’!&&’()*+’+’()!#!*+’#$%,()!$!*+’#$%!&&’!&’’()*+’+’+’()%$!*(’#$%,()!$!*+’#$%!&&’!)(’()*+(’*(’()!$!**’#$%,()!$!*((’!$,#$%!&&’!(-’().-’-’()!$!.+’#$%,()!$!*++’&’()-’*++/图!中试装置运行工况#NJ(和#NJ*的系统回收率均为=:7##NJ(没有%&浓水回流##NJ*有:7的%&浓水回流至!#’#NJ8的系统回收率为())7#()7水量的%&浓水全部回流至!#’#NJ6在#NJ*的基础上增加了浓水处理单元#处理后的浓水与%&产水混合#使系统回收率达到())7’!#$分析方法%&膜的*)f膜比通量Q&a*)f校正膜通量/净驱动压力#随%&运行#Q&逐渐衰减#以Q&/Q&)代表%&运行稳定性#其中Q&)为初始时刻的Q&’电导率采用电导率仪测定#14*5浓度采用等离子体发射光谱仪测定#其他水质指标采用国家标准方法测定’$结果与讨论$#!系统稳定性试验期间#!#单元始终运行稳定#!#$%&工艺稳定性取决于%&单元##NJ(*#NJ*和#NJ8中%&单元的Q&/Q&)变化趋势如图*所示’!#$%&$%’$%(#%)#*+!!,-+#!$)$.$!,/012$34$%$)..#5$66’7012)34$%$$.8$5$%66’(012.34$%$.77$5!%$!.!图$%&’!*%&’$和%&’(中)*单元+*,+*-变化#NJ(进行了\#Q&/Q&)衰减了*)7&#NJ*进行了*+\#Q&/Q&)衰减不足()7并趋于稳定&#NJ8进行了=\#Q&/Q&)衰减了867#稳定性最差’对8种工况下%&浓水中123*电导率和14*5浓度进行了测定#结果显示#NJ(浓水中123浓度迅速升高至(:);(+)-./0##NJ*浓水中123浓度缓慢上升至);())-./0##NJ8浓水中123浓度持续升高#不能平衡’#NJ*浓水中123平衡浓度比#NJ(降低约6)7#表明#NJ*浓水中123回流至!#后被部分去除’由于浓水123来自于!#出水中已与活性污泥充分接触过的溶解性123#回流至!#后再被污泥物理吸附而去除的可能性不大#所以应%*(%第86卷’第=期’’’’’’’’’’’’’’中国给水排水’’’’’’’’’’’’ZZZZ4YIX.4[MI4YLE-该是被微生物降解而去除#即通过%&截留和浓水回流延长了难降解或慢速降解有机物在!#生化系统中的停留时间#促进其降解并减轻了%&膜的有机污染’在#NJ8中#尽管!#对回流有机物有一定的缓冲和去除能力#表现为初期123浓度升高速率低于#NJ(#但由于无浓水外排#有机物积累太快而无法平衡’#NJ(与#NJ*的浓水电导率变化规律相近#但#NJ(略高#表明!#总体上对回流浓水中的无机盐没有明显去除效果!见图8’#NJ8中无机盐持续积累#无法平衡’钙盐通常是最主要的%&膜无机结垢污染成分##NJ*浓水14*5平衡浓度比#NJ(降低约((7#可能是因为!#中污泥絮体吸附*化学除磷共沉淀或微生物摄取所致’#NJ8中14*5持续积累#无法平衡!见图6’!#$!#$%%!!&’()*#*+,!%-./0!./0+./0,,+*图(%&’!*%&’$和%&’(中)*浓水电导率变化!#$!%&’()!*+,-.#/0’010!)2345!34563451700/00’00100图.%&’!*%&’$和%&’(中)*浓水/0$1浓度变化’’综上##NJ(和#NJ*的系统回收率均为=:7#但有部分浓水回流的#NJ*中浓水有机物和14*5含量比无浓水回流的#NJ(分别降低了6)7和((7##NJ*的运行稳定性大大高于#NJ(’#NJ8的系统回收率为())7#有机物和无机盐不断积累#无法稳定运行’将适量的%&浓水回流至!#可提高系统稳定性和产水回收率#回流量实质上受限于!#系统对%&浓水的消纳能力#其随进水水质*工艺参数和%&膜性能的不同而变化#可通过试验确定’$#$工艺处理效果为实现水量全回收#采用芬顿$生化技术处理#NJ*的剩余:7外排浓水#形成图(中的#NJ6工况并连续运行两周#获得各单元水质数据如表(所示#其中混合出水数据是基于%&出水和处理后浓水的水量及水质的计算值’表!%&’.的运行效果-.%0$(项’目!#%&%&浓水处理进水出水出水浓水芬顿后生化后混合出水123(**:g8()(+:g:9,()=:g8)*8+)g:(*88g*),((氨氮8(=:g*8:)**g))8)(6g))=)=)g)*6)g)8()6:g)*()(+总氮8*(+g*+:6)g(():88g(9=+)=g(6)+)(g(89:=6g(8*:8+总磷8*6g)88):(g)**)(*g))86*)g(8(,))*)(8g))9)(*’’%&对!#出水123*氨氮和总磷的截留率分别高于+)7*8)7和9:7#但对总氮基本无去除#因为!#出水总氮主要为硝态氮#而%&膜对硝态氮的截留率很低#甚至由于3EJJ4J效应可能出现负截留率现象’对于%&浓水#芬顿通过化学氧化作用去除了部分有机物并提高了其生化降解性#产生的化学污泥具有很强的除磷能力#以致后续生化单元需要投加少量磷以维持微生物生存’生化单元进一步去除了浓水中的有机物和氨氮#保障了出水水质’芬顿能够同步去除有机物和磷#比其他单一去除有机物的高级氧化技术更适合%&浓水’芬顿出水需采用单独生化单元处理而不能再回到!##因为%&浓水经过芬顿处