造粒流化床工藝處理深圳水廠生產(chǎn)廢水試驗

造粒流化床工藝處理深圳水廠生產(chǎn)廢水試驗研究聶小保1，黃廷林2，張剛3，（1.長沙理工工大學(xué)河海工工程學(xué)院，長長沙，4100776；2.西安建筑科科技大學(xué)環(huán)境境與市政工程程學(xué)院，西安安，7100555；3濟南大學(xué)土土木建筑學(xué)院院，濟南，2500222）摘要采用造粒粒流化床工藝藝，以深圳梅梅林水廠生產(chǎn)產(chǎn)廢水為處理理對象進行了了中試試驗研究究。試驗結(jié)果果表明，造粒粒流化床用于于處理深圳水水廠生產(chǎn)廢水水是完全可行行的，且具有有出泥沉降脫脫水性能好、出出泥濃度高和和出水水質(zhì)好好等特點。試試驗條件下，污污泥沉降速率率可以由0.001mm/ss提高至5mmm/s，污泥濃度可以由5000mmg/L增至300000mg/LL左右。污泥比阻r0.05MMPa均小于5×10111m/kg，可以直接接脫水。流化化床出水濁度度一般小于10NTU，色度為20~28，pH為7.5~88.0關(guān)鍵詞造粒流化化床；污泥濃濃度；污泥比比阻；生產(chǎn)廢廢水ResearcchonpelleetingfluiddizedbedttechnoologytreattingwwastewwaterofShhenzheenwatterpllantNIEXiaao-bao1,HUUANGTTing-llin2,ZHHANGggang3(1.SchoooloffRiveeranddOceaanEnggineerring,ChanggshaUUniverrsityofSccienceeandTechnnologyy,Chaangshaa4100076,CChina；；2.SchoooloffEnviironmeentalandMMuniciipalEEngineeeringg,XiannUnivversittyofArchiitectuuralaandTeechnollogy,Xian7100555,Chiina；3.SchoooloffciviilanddArchhitectturalEnginneerinng,JinnanUniiversiity,JJinan2500222,Chhina))Abstracct：Apillotpllantoofpellletinngfluuidizeedbeddtechhnologgy(PFFBT)pprocessswasscarrriedoouttootreaatwasstewatteroffmeillinwaaterpplantinShhenzheencitty.ThheexpperimeentalresulltsshhowthhatPFFBTprrocesss,whiichisscharracterrizedwithgoodsludggethiickeniingpeerformmanceandddewateerabillity,highsludggeconncentrrationn,andgoodeffluuentqqualitty,caanbewellusedtotrreatwwastewwaterofwaaterpplantinShhenzheencitty.Unnderttheexxperimmentallcondditionn,sluudgessedimeentsppeedccanbeeenhaancedfrom0.01mmm/stto5mmm/sanndsluudgecconcenntratiioncaanbeenhanncedffrom55000mgg/Ltoo300000mg/LL.SRFFcanberedducedtoavalueebeloow5×11011m/kggandthessludgeecanbediirectllydewwatereed.Thheefffluenttturbbidityywasbeloww10NTTU,coolor220~28andppH7.55~8.0..Keyworrds：PFBT；sludggeconncentrrationn；SRF；wasteewaterr0前言特殊的地理氣候候條件造成深深圳市自來水水廠生產(chǎn)廢水水具有以下特特點：有機物物含量高、沉沉降性能差、易易發(fā)酵變質(zhì)。傳傳統(tǒng)的“濃縮--調(diào)質(zhì)--脫水”工藝處理這這種生產(chǎn)廢水水存在較大難難度，具體表表現(xiàn)在以下三三個方面：一一是由于生產(chǎn)產(chǎn)廢水的沉降降性能差，普普通的重力濃濃縮工藝要想想使?jié)饪s后的的污泥濃度達達到脫水設(shè)備備的要求，需需較大的濃縮縮池面積和較較長的濃縮時時間，且清濁濁分離后上清清液濁度較大大，難以直接接回用；二是是由于濃縮時時間長，氣溫溫普遍偏高，污污泥在濃縮池池內(nèi)極易發(fā)酵酵變質(zhì)，脫水水陜西省教育廳重點產(chǎn)業(yè)化培育項目（01ZC21）陜西省教育廳重點產(chǎn)業(yè)化培育項目（01ZC21）性能急劇惡化，造造成污泥調(diào)質(zhì)質(zhì)所需投藥量量的增加，且且污泥腥臭味味大，操作環(huán)環(huán)境惡劣；三三是調(diào)質(zhì)后的的污泥顆粒細細小，壓縮性性系數(shù)大，過過濾速度小，脫脫水設(shè)備的動動力需求增大大，脫水濾餅餅極易粘結(jié)在在濾布表面，需需人工卸除濾濾餅。西安建筑科技大大學(xué)研制開發(fā)發(fā)的造粒流化化床工藝[11~4]，可以集污污泥濃縮調(diào)質(zhì)質(zhì)工藝于一身身，顯著地縮縮短污泥濃縮縮時間、減小污泥濃濃縮面積，在在比較小的藥藥劑投加量情情況下顯著改改善污泥的脫脫水性能；且且整個工藝過過程在封閉設(shè)備內(nèi)完成成，操作環(huán)境境好，易于實實現(xiàn)自動化?；谏钲谑兴畯S生產(chǎn)廢水水的水質(zhì)特點點和造粒流化化床工藝的獨獨特優(yōu)勢，采采用造粒流化化床工藝對深深圳市水廠生生產(chǎn)廢水進行行中試試驗研研究，以期能能為深圳市乃乃至南方地區(qū)區(qū)自來水廠生生產(chǎn)廢水處理理提供一條高高效實用的途途徑。1造粒流化床床工藝原理及及技術(shù)特點1.1工藝原原理在傳統(tǒng)的絮凝工工藝中，脫穩(wěn)穩(wěn)顆粒的碰撞撞結(jié)合完全是是一種隨機的的過程。Voold模型認認為，絮體成成長過程是脫脫穩(wěn)顆粒向既既成絮體的逐逐一附著過程程。Suthherlannd模型認為為，絮體成長長過程不僅存存在著脫穩(wěn)顆顆粒向既成絮絮體的逐一附附著過程，而而且存在著高高倍既成絮體體間的隨機結(jié)結(jié)合。他們還還分別用計算算機對絮體成成長過程進行行了定量化模模擬，得出了了各自模型的的數(shù)學(xué)表達式式，Voldd模型和Suttherlaand模型的的表達式分別別為下兩式：：式中：：絮凝體體有效密度，g/cm；：絮凝體粒徑，cm。以上兩式可以得得出相似的結(jié)結(jié)論，即隨著著絮凝體粒徑徑的增大，其其有效密度呈呈負指數(shù)關(guān)系系急劇下降，其其沉降性能沒沒有大的提高高。Suthherlannd模型由于于考慮了高倍倍粒子間的結(jié)結(jié)合，絮凝體體的有效密度度更小。造成成這一現(xiàn)象的的原因是顆粒粒結(jié)合時的無無序排列導(dǎo)致致了絮體內(nèi)部部大的空隙率率。要改變上述現(xiàn)象象可以通過外外加作用力對對絮體成長過過程進行干預(yù)預(yù)，使初始粒粒子按逐一附附著方式進行行有序排列。造造粒流化床正正是通過對絮絮體成長過程程的物理化學(xué)學(xué)條件和動力力條件的控制制來達到此目目的。在造粒粒流化床工藝藝中，脫穩(wěn)后后的低倍粒子子進入高體積積濃度的結(jié)團團體泥渣懸浮浮層，并吸附附在既成絮體體表面。在上上升水流和機機械的聯(lián)合攪攪動下，絮體體顆粒受到了了水流剪切力力、顆粒間的的摩擦力、擠擠壓力的作用用，隨機附著著在絮體表面面的低倍粒子子在這些力的的作用下會向向最佳吸附位位移動或脫落落，使得其得得到重新排列列整合，絮體體趨于密實。附附加外力同時時會引起絮體體的破碎，阻阻礙絮體成長長，難以獲得得更好的沉降降性能。因此此需要投加吸吸附作用強的的助凝劑以增增加絮體內(nèi)部部的結(jié)合強度度，阻止絮體體的破碎。當當絮體增加到到一定程度時時，附加外力力與內(nèi)部結(jié)合合力達到平衡衡，絮體不再再增大，造粒粒過程結(jié)束。1.2技術(shù)特特點造粒流化床工藝藝通過優(yōu)化造造粒過程的物物理化學(xué)條件件，大大限制制了絮凝體成成長的隨機性性，提高了絮絮凝體的絮凝凝性能及既成成絮體之間的的結(jié)合強度，在在此條件下生生成的結(jié)團絮絮凝體密度隨隨其粒徑的增增大變化很小小，絮凝顆粒粒大而密實，含含水率低，沉沉降性能和脫脫水性能都比比較好。造粒粒流化床工藝藝是對傳統(tǒng)絮絮凝、沉淀與與濃縮技術(shù)的的重大革新，它它能在很短的的時間內(nèi)一次次完成混凝、沉沉淀與污泥濃濃縮過程，處處理效率高、投投資少、成本本低、占地面面積極小，而而且使用方便便、靈活。2試驗系統(tǒng)及及試驗內(nèi)容2.1試驗系系統(tǒng)中試裝置示意見見圖1。流化床上上升流速取23.6ccm/minn，攪拌強度度取12rpm，間歇排泥泥，排泥周期期為2h。圖1試驗裝置置示意圖Fig.1SSchemaaticddiagraamofexperrimenttalseetup2.2試驗藥藥劑混凝劑采用深圳圳清源公司生生產(chǎn)的聚合氯氯化鋁（PAC），投加濃濃度為5%。助凝劑采采用法國SNF公司生產(chǎn)的FO42448SH陽離子型PAM，投加濃度度為0.2%，混凝劑和和助凝劑均現(xiàn)現(xiàn)場配置。2.3試驗水水樣試驗水樣取自深深圳梅林水廠廠回收水沉淀淀池，為水廠廠沉淀池排泥泥水與濾池反反沖洗水的混混合液經(jīng)簡單單沉淀而成，污污泥濃度為5000mmg/L，污泥沉降降速率0.01mmm/s，污泥比阻r0.05MMPa=2336×10111m/kg，屬難脫水水污泥。2.4試驗內(nèi)內(nèi)容為使研研究成果更具具對比性和實實用性，本次次試驗內(nèi)容為為：在已具備備生產(chǎn)廢水處處理工藝的深深圳水務(wù)集團團梅林水廠進進行流化床工工藝的現(xiàn)場中中試，考察流流化床出泥的的污泥濃度、沉沉降性能、脫脫水性能和出出水濁度等。通通過對比中試試試驗結(jié)果和和水廠實際生生產(chǎn)運行結(jié)果果，探討該工工藝的技術(shù)可可行性，根據(jù)據(jù)系列現(xiàn)場中中試結(jié)果，為為安全可靠的的工藝運行參參數(shù)的提出提提供依據(jù)。3試驗結(jié)果及及分析3.1出泥沉降降性能圖2造粒流化化床出泥沉降降速率曲線Fig.2SSludgeesediimentspeeddofPPFBT造粒流化床進泥泥的沉降性能能較差，沉降降速率只有0.01mmm/s，經(jīng)流化床床處理后，污污泥沉降速率率有了顯著的的提高。試驗驗中當PAM的投加率為5.7‰（相對于干干污泥量而言言，下同）左左右時，出泥泥沉降速率可可達5mm/s，最小沉降降速率也有1mm/s以上。污泥的沉降速率率直接決定了了污泥濃縮所所需時間，流流化床對污泥泥沉降性能的的明顯改善，為為縮短污泥濃濃縮實踐提供供了可能。普普通重力濃縮縮由于污泥沉沉降性能差，出出泥要達到設(shè)設(shè)計的濃度要要求，需較長長的濃縮時間間，一般為8~24h。在此較長長的濃縮時間間內(nèi)，污泥易易發(fā)酵變質(zhì)從從而惡化其脫脫水性能，致致使后續(xù)脫水水調(diào)質(zhì)難度加加大。流化床床的污泥濃縮縮時間（即污污泥在流化床床中的停留時時間）分為兩兩個部分，第第一部分為污污泥做上升流流的時間，第第二部分為污污泥沉降至排排泥區(qū)的時間間。以PAM的投加率為5.7‰為例，污泥泥做上升流距距離為1140mmm，上升流速速為3.93mmm/s，則第一部部分停留時間間為290s；污泥的沉沉降距離為1540mmm，沉降速率率為5mm/s，則第二部部分停留時間間為308s，總停留時時間為598s，約為10min。由此可見見，流化床工工藝能能夠顯顯著改善污泥泥沉降性能，縮縮短污泥濃縮縮時間，提高高污泥濃縮效效率。3.2出泥濃濃度污泥經(jīng)過流化床床處理后，污污泥結(jié)構(gòu)發(fā)生生變化，其絮絮體顆粒變得得粗大而密實實，有效密度度大大提高，污污泥顆粒沉速速急劇增大。在在此條件下，給給予適當?shù)臐鉂饪s時間和濃濃縮面積，流流化床的出泥泥濃度必然有有較大的增大大。由圖3可以看出，流流化床出泥濃濃度平均在300000mg/L左右，比進進泥濃度提高高了近6倍。通過控控制排泥方式式，適當延長長污泥在流化化床中的停留留時間，出泥泥濃度可以達達到更高。試試驗條件下，PAM投加率為6‰時，出泥濃濃度最高可達達941322mg/L。圖3造粒流化化床出泥濃度度曲線Fig.3SSludgeeconccentraationofPFFBT出泥濃度的顯著著提高，為減減小后續(xù)脫水水的規(guī)模提供供了有利條件件，可以有效效的減小污泥泥處理成本。并并且流化床可可以通過控制制排泥方式，調(diào)調(diào)節(jié)出泥濃度度，使之能適適應(yīng)不同脫水水方式對最佳佳污泥濃度的的要求，與脫脫水工藝的銜銜接方式靈活活。3.3出泥污污泥比阻圖4造粒流化化床出泥污泥泥比阻曲線Fig.4SSRFoffPFBTT傳統(tǒng)濃縮工藝的的濃縮過程都都會對污泥的的脫水性能有有一定程度的的惡化，濃縮縮污泥不能直直接進行脫水水，還需進一一步進行調(diào)質(zhì)質(zhì)，以降低污污泥比阻，改改善其脫水性性能。流化床床工藝能集污污泥濃縮和調(diào)調(diào)質(zhì)于一身，濃濃縮后的污泥泥脫水性能好好，可以直接接進行脫水。由由圖4可以看出，試試驗中流化床床各次出泥比比阻r0.05MMPa均小于5×10111m/kg，屬易脫水水污泥，可以以直接進行脫脫水。流化床工藝集污污泥濃縮和調(diào)調(diào)質(zhì)于一身，省省卻了調(diào)質(zhì)構(gòu)構(gòu)筑物，減小小了基建投資資。試驗中流流化床的PAM投加率最小小可以為2.6‰，遠小于傳傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)方法法，且無需另另外投加石灰灰，藥耗較小小。3.4出水濁濁度圖5造粒流化化床出水濁度度變化曲線Fig.5EEfflueenttuurbidiityoffPFBTT水廠生生產(chǎn)廢水處理理的主要目的的之一就是回回收水資源。水水廠一般把處處理后的生產(chǎn)產(chǎn)廢水作為原原水直接回用用。如果生產(chǎn)產(chǎn)廢水經(jīng)處理理后濁度仍然然較大，直接接回用必然對對水廠的治水水工藝造成沖沖擊，增大混混凝藥劑的投投量，嚴重時時甚至導(dǎo)致出出廠水不達標標，因此流化化床出水濁度度也是本次試試驗重點考察察內(nèi)容之一。由由圖5可以看出，流流化床出水濁濁度一般小于于10NTU，可以直接接回用。試驗驗中還對出水水色度和pH值進行了測測定，色度在在20~28之間，pH值在7.5~88.0之間。從濁濁度、色度和和pH值這三項指指標來看，流流化床出水水水質(zhì)達到生活活飲用水水源源水質(zhì)二級標標準（CJ30220-93