钱塘江原水水厂生产尾水的水质特点及回用探讨
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 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

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。
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。
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。
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