钱塘江原水水厂生产尾水的水质特点及回用探讨

作者:朱建文 方榕华
单位:杭州市水务集团有限公司
摘要:水厂的生产尾水来源于沉淀池的排泥水及各类滤池的反冲洗水,不同的地区对生产尾水有不同的处理方式。介绍了某水务以钱塘江为水源的生产尾水的水质特点,并对是否回用进行了探讨。结果显示:浓缩池上清液浊度、SS、pH、总氮、总磷、Fe等指标与原水相差不大,用于回用时对原水的影响不大,耗氧量、锌等指标稍大于原水,用于回用需要加以关注,氨氮、粪大肠菌群、Mn等指标远大于原水,表现出明显的富集效应,用于回用需要重点关注。离心机滤液的有机物、氨氮、丙烯酰胺单体等指标检测出较高的含量,不建议回用。
关键词:水厂生产尾水水质特点回用
作者简介:朱建文,女,浙江杭州人,博士,高级工程师。主要研究方向为饮用水处理技术。通信处:310000杭州市拱墅区上塘路501号水缘综合大楼E-mail:18290252@qq.com;

 

水厂的生产尾水主要来源于沉淀池的排泥水及各类滤池的反冲洗水。一般水厂,沉淀池的排泥水在排泥水系统建成前,都是直接排放的。滤池的反冲洗水,在水质不受影响的前提下,通过回用水池进行回用。随着集团各水厂排泥水处理系统的逐步建成,沉淀池的排泥水都进入了排泥水处理系统,通过调节-浓缩-脱水进行处理。吴灿东等[1,2,3,4,5,6]对水厂生产尾水的水质特点及回用的安全性开展了研究。研究结果表明在常规水处理工艺条件下,生产尾水直接回用不会造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫的累积及出厂水的污染,也没有增强水的致畸致突变性。全国不同的地方对生产尾水是否回用也有不同的规定,如上海就明确沉淀池出来的尾水入浓缩池后其上清液不能回用。

1 排泥水处理系统概况

排泥水处理系统流程如图1所示。按照设计,浓缩池上清液在水质许可时可回用至生产系统;在水质不符合要求时,可应急排入市政管网。污泥脱水过程中的滤液也设置了两个去向,一是回流到排泥水调节池,二是排放到市政管网。整个排泥水处理系统由调节池、浓缩池、平衡池和离心脱水机组成。日常运行中,尽管在设计阶段考虑了浓缩池投加聚丙烯酰胺,但是实际运行已能够达到浓缩效果,故没有投加。在离心脱水阶段,则投加了1.0mg/L的聚丙烯酰胺。

图1 排泥水处理流程

图1 排泥水处理流程

Fig.1 Treatment process of sludge water

2 排泥水系统的水质

2.1 浓缩池上清液水质

图2是2018年9月至2019年10月浓缩池上清液与原水浊度的对比图。从图中可以看出,原水的浊度在8~96NTU,平均为16.7NTU,同期浓缩池上清液浊度在2.2~13NTU,平均为5.9NTU。除了个别月份原水浊度明显大于浓缩池上清液浊度,其余月份两者的浊度相差不大。浓缩池上清液的浊度总体不高,若用于回用,对原水的浊度影响不大。

图2 浓缩池上清液与原水浊度的对比

图2 浓缩池上清液与原水浊度的对比

Fig.2 The turbidity in tank effluent and raw water

同时对浓缩池上清液的SS进行了检测,从检测的结果来看,SS在5~18 mg/L,平均为9.8 mg/L。可见,SS整体不高,用于回用对原水影响不大。

图3是浓缩池上清液的pH与原水pH的对比图,从图中可以看出,浓缩池上清液pH的变化与原水相比有一个明显的滞后。当原水pH较高时,浓缩池上清液没有明显升高,但一段时间后,原水pH下降时,浓缩池上清液pH反而开始升高,且浓缩池上清液的pH变化幅度比原水小。上述时间段中,浓缩池上清液的pH变化范围在7.34~8.01,原水的pH在8.14~8.89,用于回用对原水的pH影响不大。

图3 浓缩池上清液与原水pH的对比

图3 浓缩池上清液与原水pH的对比

Fig.3 The pH in tank effluent and raw water

从图4可以看出,原水的氨氮在0.03~0.38mg/L波动,达到地表水Ⅱ类,浓缩池上清液的氨氮在0.06~2.20mg/L之间波动,最高值已经超过地表水的Ⅴ类限值。浓缩池上清液的氨氮远远高于原水的氨氮,浓缩池上清液的氨氮值平均为原水的3.52倍,最高为原水的10倍。在浓缩池上清液回用的过程中氨氮指标值得重点关注。

从图5可以看出,原水的耗氧量在1.78~3.59mg/L,属于地表水Ⅱ类,浓缩池上清液的耗氧量在1.80~5.88mg/L,最高值接近地表水Ⅲ类的限值。浓缩池上清液的耗氧量略高于原水的耗氧量,浓缩池上清液的耗氧量平均为原水的1.21倍,最高为原水的1.86倍。在浓缩池上清液回用的过程中耗氧显指标需要关注。

图4 浓缩池上清液与原水氨氮的对比

图4 浓缩池上清液与原水氨氮的对比

Fig.4 Concentration of NH3-N in tank effluent and raw water

图5 浓缩池上清液与原水耗氧量的对比

图5 浓缩池上清液与原水耗氧量的对比

Fig.5 Concentration of CODMnin tank effluent and raw water

从图6可以看出,原水粪大肠菌群数量在1 100~35 000个/L,而浓缩池上清液的粪大肠菌群则在490~24 000个/L,原水与浓缩池上清液的粪大肠菌群数有时原水高,有时则是浓缩池上清液高,总体上,浓缩池上清液的粪大肠菌群数是原水数量的2.8倍,说明在浓缩池的上清液中,粪大肠菌群存在一定程度的富集,在回用时,需要引起重点关注。

图6 浓缩池上清液与原水粪大肠菌群的对比

图6 浓缩池上清液与原水粪大肠菌群的对比

Fig.6 Concentration of fecal coliforms in tank effluent and raw water

从图7可以看出,原水的总氮浓度在1.07~3.02mg/L,平均为1.90 mg/L,浓缩池上清液的总氮在0.59~3.47 mg/L,平均为2.32 mg/L。浓缩池上清液的总氮略高于原水的总氮,平均为原水的1.22倍。在浓缩池上清液回用的过程中影响不大。

从图8可以看出,原水的总磷在0.02~0.10mg/L,属于地表水Ⅱ类,浓缩池上清液的总磷在0.02~0.09mg/L,也属于地表水Ⅱ类。可见,原水与浓缩池上清液的总磷相差不大。

图7 浓缩池上清液与原水总氮的对比

图7 浓缩池上清液与原水总氮的对比

Fig.7 Concentration of TN in tank effluent and raw water

图8 浓缩池上清液与原水总磷的对比

图8 浓缩池上清液与原水总磷的对比

Fig.8 Concentration of TP in tank effluent and raw water

从表1可以发现,铁比较特殊,浓缩池上清液的铁含量远远低于原水中的铁含量,且绝大部分时间,浓缩池上清液中铁含量低于0.05 mg/L,最高时也低于集中式生活饮用水地表水源地补充项目的标准限值0.3mg/L。锰虽然在原水中含量很低,都低于0.05mg/L,但是在浓缩池上清液中,有了富集的现象,测得的最高值达1.01mg/L,为集中式生活饮用水地表水源地补充项目的标准限值0.1mg/L的10倍多。通过计算,浓缩池上清液的锰含量是原水的1~40倍,平均为6.16倍。因此,在回用的过程中,锰指标也需要重点关注。

为了全面掌握浓缩池上清液的情况,对浓缩池上清液按照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)基本项目进行了检测。从表2中可以看出,除了汞、锌和氰化物,其余指标均符合地表水环境质量标准中的Ⅰ类水标准。可以看到,锌在浓缩池上清液中有富集,铅则刚好相反,铅在原水中的值高于在浓缩池上清液中的值,可能铅大部分都进到了泥里面。其余指标浓缩池上清液与原水基本无差异。浓缩池上清液中也没有检测到丙烯酰胺单体。

表1 浓缩池上清液与原水Fe、Mn浓度的对比
Tab.1 The concentration of Fe and Mn in the concentration tank effluent and raw water   

表1 浓缩池上清液与原水Fe、Mn浓度的对比

表2 浓缩池上清液与原水其他水质指标的对比
Tab.2 The other parameters of the concentration tank effluent and raw water   

表2 浓缩池上清液与原水其他水质指标的对比

从上述对浓缩池上清液检测的情况来看,该部分水满足排入城市污水管网的要求,也满足排入市政雨水管网的要求。若用于回用,则要重点关注氨氮、粪大肠菌群、锰等指标,耗氧量、锌等指标也需要进行关注。

2.2 离心机滤液水质

为了掌握离心机压滤水的水质情况,持续对离心机的压滤液进行了检测(见表3),从检测的结果来看,汞在离心机滤液中的检出值很小,基本都小于0.000 1mg/L。丙烯酰胺单体在离心机滤液中常有检出,检测到的最高值0.005 5mg/L已高于生活饮用水出水0.000 5 mg/L的要求。同期检测到的原水氨氮值在0.03~0.26 mg/L,而在离心机滤液中测到的氨氮值则在4.0~20.5 mg/L,可见,离心机滤液若回用,对原水氨氮的影响较大。

表3 离心机滤液水质情况
Tab.3 The parameters of the water from centrifuge   

表3 离心机滤液水质情况

在检测中,发现离心机滤液的SS在9~22mg/L。一般认为板框脱水机的滤液SS可达到70mg/L以下,滤出液比较清澈,但实际离心脱水机运行过程中的滤液SS也不高,但是在冲洗过程中的SS却相对较高,且常常有大块的泥被冲下来。因此,为了整体降低离心机滤液的排放SS值,也为了降低滤液排放时对管路的堵塞,水厂对离心机的滤液排出前进行了改造。在离心机滤液出水后,设置了简易的沉淀设施,有效地改善了离心机滤液排放对排水管道的堵塞情况。

从上述的检测结果来看,离心机滤液的有机物、氨氮、丙烯酰胺单体等指标均远高于原水,因此不建议进行回用。

2.3 回用水水质

厂里回用水的来源除了滤池的反冲洗水,还有浓缩池的上清液。为掌握回用水的水质情况,对回用水进行了连续的监测,并与同期的原水水质进行了对比。从表4中可以看出,回用水的浊度、pH、粪大肠菌群与原水相差不大,但是铁比原水低,而锰、氨氮、耗氧量则比原水高。在回用期间,水厂出厂水指标均符合国家标准要求。

表4 回用水与原水水质对比
Tab.4 The recycling water and raw water   

表4 回用水与原水水质对比

3 结论及建议

(1)浓缩池上清液浊度、SS、pH、总氮、总磷、铁等指标与原水相差不大,用于回用时对原水的影响不大。

(2)浓缩池上清液耗氧量、锌等指标稍大于原水,用于回用需要加以关注。

(3)浓缩池上清液氨氮、粪大肠菌群、锰等指标大于原水,用于回用需要重点关注。

(4)离心机滤液的有机物、氨氮、丙烯酰胺单体等指标检测出较高的含量,不建议回用。

(5)水厂整体的回用水浊度、pH、粪大肠菌群与原水相差不大,但是铁比原水低,而锰、氨氮、耗氧量则比原水高。建议对回用水每天监测浊度、pH、微生物指标、锰、氨氮、耗氧量外,在藻类高发季节,特别关注嗅和味。

(6)浓缩池上清液回用时,出厂水水质均符合国家标准。

 

 

参考文献参考文献
[1]吴灿东.给水厂生产废水回用对水质安全性的影响[J].给水排水,2008,34(8):13-15.

[2]陈有军,梁再辉,王玥.北方某自来水厂生产废水的水质特性研究[J].中国给水排水,2007,23(11):90-93.

[3]彭思琪.净水厂沉淀池排泥水回用安全及参数研究[J].城镇供水,2020(1):33-38.

[4]姚夏,张莉平,钱林,等.净水厂沉淀池排泥水回用及其生物稳定性[J].水资源与水工程学报,2019,30(6):74-80.

[5]徐勇鹏,朱世俊,崔福义.连续回流生产废水对净水厂出水水质影响的中试研究[J].哈尔滨工业大学学报,2016,48(8):55-60.

[6]范爱丽,李笑梅,张金松,等.南方地区典型水厂排泥水水质特性研究[J].供水技术,2020,4(5):34-41.

Discussion on water quality characteristics and reuse of wastewater from water plant of Qiantang River
Zhu Jianwen Fang Ronghua
(Hangzhou Water Group)
Abstract: The production wastewater of water treatment plant is from the drainage of sendmentation tank and the backwash water of all kinds of filters.There are different kinds of treatment methods for this water.In this paper,the water quality characteristics of the production wastewater for qiantang River in Hangzhou Water Group was introduced and whether it was fit for recycling was also discussed.The results showed that the turbidity,SS,TN,TP and Fe in supernatant of concentration tank had no difference from the raw water.So they have no impact on reusing.The concentration of CODMn,Zn were higher than the raw water and it should be concerned.The NH3-N,fecal coliform, Mn were much higher than the raw water and showed obvious enrichment effect,and they need to be focused on.The concentration of CODMn,NH3-N,PAM and other indicators of the centrifuge filtrate have detected higher,it is not fit for reusing.
Keywords: Water treatment plant; Production wastewater; Water quality characteristics; Recycling;
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