水是自然资源的重要组成部分,随着社会经济与工农业不断发展、气候变化和全球人口激增,造成水资源短缺,而用水需求量和污水产生量均飞速增长。我国水资源匮乏和水资源污染问题十分突出,已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈。城市污水厂的尾水,作为一种水质稳定的水源,可用于河湖、景观水体的补水,以解决水少的问题,但其水质仍属于GB3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水,不适合长期补给河湖和景观水体。尾水作为再生水具有显著的经济、社会、生态效应,如减少污染物排放,节约成本,提高水资源的综合利用率,减小河湖水体的污染负荷等。城市污水再生化已逐渐成为缓解水资源供需矛盾的重大举措。
目前国内外的再生水处理技术主要有物化和生化2类:物化技术包括混凝过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、膜分离、氯消毒等,生化技术包括生物滤池、膜生物反应器、A/A/O、氧化沟、序批式生物反应器(SBR)和AB法等。处理工艺有混凝-沉淀过滤-消毒、超滤-活性炭、臭氧-活性炭-反硝化生物滤池、膜生物反应器-反渗透、膜生物反应器-臭氧消毒、微滤-反渗透等。同时,城镇污水处理厂目前也面临污泥处置的难题,污泥的产量大、成分复杂,大部分的污泥并未经过稳定化和无害化的处理处置,易造成二次污染。推广污泥减量化的技术,从源头上减少污泥的产量也不容忽视。相较于传统的活性污泥法,膜生物反应器(membranebioreactor,MBR)通过膜分离取代二沉池,使其泥水分离效果更为明显,且高效截留活性污泥和大分子物质而无污泥膨胀之虞。由于其具有出水水质好、污泥浓度高、剩余污泥产量低和占地少等优点,使其可能实现以零污泥排放的方式运行,同步实现污水和污泥的处理。
传统纳滤作为介于超滤和反渗透之间的膜分离技术,因具有操作压力较低,节能,出水水质好,对无机物、有机物和病毒均有良好的分离效果等优势,被广泛用于水质改善、水软化、污水处理及回用、染料和重金属的浓缩等方面。超低压纳滤(DF)与传统纳滤相比,具有更低的操作压力(<0.4MPa)和运行成本,在相同的操作压力下具有较高的出水量,截留分子量为100~500Da,广泛应用于再生水深度处理。
近期研究表明,MBR在与其他传统脱氮除磷的工艺(AO、SBR、A2/O、移动床等)结合后,可有效提高脱氮除磷的效果,且有助于MBR膜污染的缓解与控制。针对污泥的减量化和再生水的高品质化问题,笔者建立一套MBR-DF中试系统和传统活性污泥法处理工艺(CAS)系统,分析其运行特性及对城镇污水的处理效果。
1、材料与方法
1.1 试验装置
于北京市海淀区某再生水厂内构建了2套中试系统,分别为MBR-DF系统和CAS系统,工艺流程如图1所示。其中,MBR系统出水作为DF系统进水,DF系统外排的浓水通过回流至MBR系统的厌氧池内,使MBR-DF系统以浓水零排放的方式运行。2套系统设计进水量均为25m3/d。其中MBR系统以恒通量的模式运行,采用变频泵进行间歇抽吸出水,抽停时间比为7min/1min。2套系统中的厌氧池和缺氧池均设置潜流搅拌器,好氧池内设置微孔曝气装置,并在MBR膜池内设置穿孔曝气管,为池内微生物供氧和吹扫膜组件表面的污染物。2套系统中厌氧池、缺氧池、好氧池的水力停留时间(HRT)均分别为2.2、3.8和5.0h,而MBR膜池和二沉池的HRT均为3.0h。试验选用北京市某单位生产的型号为DF30-8040的超低压纳滤膜,材质为聚哌嗪酰胺复合材料。
2、薄膜式循环蒸发器配备强制多效循环蒸发器的介绍
薄膜式循环蒸发器配备强制多效循环蒸发器是凭借循环泵使液体实现内部循环,其加热室主要包括立式和卧式两种构造,液体实现内部循环的速度由泵进行调节控制。按照分离室内部循环料液出入口位置所处方位的差异,又可以将其分为正循环强制蒸发器和反循环强制蒸发器,内部循环料液的入口位置在出口位置上方的叫做正循环,反之为反循环。反循环强制蒸发器相较正循环强制蒸发器具有更多优点,所以在日常作业中采用反循环强制蒸发器的情况较多。
3、蒸发技术在煤化工浓盐污水零排放中的应用
在企业的日常生产活动中,在运用薄膜式循环蒸发器配备强制多效循环蒸发器对煤化工浓盐污水进行处理时,企业管理层应当制定有效的管理机制,以此来确保污水处理的时效性,进而保证管控措施整体的完备,终实现运行架构和运行项目的大贴合度。除此之外,当污水在进入蒸发器加热蒸发之后,会顺势进入反流箱中,在运用分布器的同时,要保证污水因素可以有序的分派到相应的加热管中,保证在气流的作用下重力和真空诱导流程能够实现高效的内部循环,实现均匀膜间自上而下的流动。
在整个应用过程中需要重点留意的是如果饱和蒸汽通过加热气化后会出现二次蒸汽,当二次蒸汽和溶液进入蒸发器的分离室以后,可以实现气液的分离,进而实现煤化工浓盐污水的零排放。另外,在蒸汽完成循环重新进入冷凝管时,蒸汽机便成为了重要的加热介质,可以完成更加高效的蒸发操作,保证浓盐污水可以在循环及其相关结构中实现大化的处理,通过这种循环的模型,实现煤化工浓盐污水的零排放。