洗浴废水回用处理工艺及设备的研究
|
摘要
针对洗浴废水水质水量的特征，确定其回用处理的工艺。洗浴废水依次通过混凝、过滤、臭氧氧化、活性炭吸附的各单元处理，出水水质可达到回用的要求；并在各单元实验所测得数据的基础上，对回用处理设备进行初步设计，为该工艺的实际投产应用提供实验、理论依据。
经过实验比较研究，选用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂，不改变废水水温和pH值的情况下，经过正交试验验证，按混凝主次影响因素确定各因素较佳值分别为：每升洗浴废水聚合氯化铝(PAC)投加量为50mg／L，水力搅拌速度中速100r／min和慢速30r／min，分别搅拌2min和5min，沉淀静置时间15min；混凝出水的COD去除率达到80％以上。过滤单元采用由无烟煤和石英砂组成的双层滤料，测定滤速为9.72m／h时，滤料的处理废水能力为157t废水／m~3滤料。采用臭氧氧化技术对过滤出水进行进一步处理，研究发现臭氧氧化洗浴废水的途径是臭氧直接氧化水中有机物和臭氧溶于废水而产生羟基自由基OH氧化的共同作用结果；当臭氧投加量为3.1mg／L，出水COD降到15mg／L以下，阴离子表面活性剂的浓度低于0.15mg／L，细菌未检出。在活性炭吸附单元，废水采用重力流通过颗粒活性炭固定床，出水后的废水各项指标达到预先确定的水质要求。
根据实验数据，通过工艺计算得处理设备的吨水投资0.034万元／m~3；吨水运行费用为1.43元／m~3。
According to the characteristics of bathing wastewater, treating technology is determined.Bathing wastewater is treated by the processes of coagulation-flocculation, filtration, ozone oxidation , active carbon adsorption in turn, and the effluent would be reused as bathing water again. Basing on experiment data, the preliminary design of equipment for bathing waster treatment is made.
By experimental comparison, polymerization aluminum chloride( PAC )is choosed to treat bathing wastewater. The dosage of PAC, time of sedimentation, hydraulic condition, pH and temperature of wastewater are investigated. The experiment results show that the removal rate of COD is higher than 80% with the PAC addition of 50g/m. Then bathing wastewater is passing through a two-layer filter which are composed by anthracite and quartzite sand, the filtering capacity of filter for bathing wastewater treatment reach 157t /m3 when the filtering rate is 9.72m/h. the filter can be reused after converse washing. After filtration bathing wastewater is treated by zone oxidation in succession. The conclusion can be draw from experimental results that the organic pollutants in bathing wastewater are oxidated directly by zone and indirectly by hydroxy radical from zone dissolved in water. When the dosage of zone is 3.1mg/L, the COD of effluent contain is lower than 15 mg/L, the concentration of linear alkyl benzene sulfona
te (LAS ) is lower than 0.15 mg/L and bacteria is undetected. After the final part of treatment by active carbon adsorption, effluent quality reaches the reusing standards.
On the base of technoloyical design, the investment of the treatmant equipment is 340yuan/m3 wastewater and the running cost is 1.43 yuan/m3 wastewater.
经过实验比较研究，选用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂，不改变废水水温和pH值的情况下，经过正交试验验证，按混凝主次影响因素确定各因素较佳值分别为：每升洗浴废水聚合氯化铝(PAC)投加量为50mg／L，水力搅拌速度中速100r／min和慢速30r／min，分别搅拌2min和5min，沉淀静置时间15min；混凝出水的COD去除率达到80％以上。过滤单元采用由无烟煤和石英砂组成的双层滤料，测定滤速为9.72m／h时，滤料的处理废水能力为157t废水／m~3滤料。采用臭氧氧化技术对过滤出水进行进一步处理，研究发现臭氧氧化洗浴废水的途径是臭氧直接氧化水中有机物和臭氧溶于废水而产生羟基自由基OH氧化的共同作用结果；当臭氧投加量为3.1mg／L，出水COD降到15mg／L以下，阴离子表面活性剂的浓度低于0.15mg／L，细菌未检出。在活性炭吸附单元，废水采用重力流通过颗粒活性炭固定床，出水后的废水各项指标达到预先确定的水质要求。
根据实验数据，通过工艺计算得处理设备的吨水投资0.034万元／m~3；吨水运行费用为1.43元／m~3。
According to the characteristics of bathing wastewater, treating technology is determined.Bathing wastewater is treated by the processes of coagulation-flocculation, filtration, ozone oxidation , active carbon adsorption in turn, and the effluent would be reused as bathing water again. Basing on experiment data, the preliminary design of equipment for bathing waster treatment is made.
By experimental comparison, polymerization aluminum chloride( PAC )is choosed to treat bathing wastewater. The dosage of PAC, time of sedimentation, hydraulic condition, pH and temperature of wastewater are investigated. The experiment results show that the removal rate of COD is higher than 80% with the PAC addition of 50g/m. Then bathing wastewater is passing through a two-layer filter which are composed by anthracite and quartzite sand, the filtering capacity of filter for bathing wastewater treatment reach 157t /m3 when the filtering rate is 9.72m/h. the filter can be reused after converse washing. After filtration bathing wastewater is treated by zone oxidation in succession. The conclusion can be draw from experimental results that the organic pollutants in bathing wastewater are oxidated directly by zone and indirectly by hydroxy radical from zone dissolved in water. When the dosage of zone is 3.1mg/L, the COD of effluent contain is lower than 15 mg/L, the concentration of linear alkyl benzene sulfona
te (LAS ) is lower than 0.15 mg/L and bacteria is undetected. After the final part of treatment by active carbon adsorption, effluent quality reaches the reusing standards.
On the base of technoloyical design, the investment of the treatmant equipment is 340yuan/m3 wastewater and the running cost is 1.43 yuan/m3 wastewater.
引文
[1]国家环保总局．中国环境状况公报，2001．
[2]周彤．我国污水回用历程与展望．21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会，2001．
[3]张雅玲，邵辉煌，方先金．国内外污水回用的发展状况及发展方向．2002年中国环境工程领域回顾与展望研讨会，2002，12．
[4]沈光范，徐强．积极稳妥地开展中水回用工作[J]．中国给水排水，2001，17(4)：26～29．
[5]金兆丰，王健．我国污水回用及发展趋势[J]．环境保护，2001，(11)：39～41．
[6]赵引慧，朱建平．从城考结果看城市污水处理的发展趋势[J]．中国环境监测，2002，18(1)：3～5．
[7]胡侃．水污染控制[M]．武汉：武汉工业大学出版社，1998，4～6．
[8]沈文．中水道系统在我国城市应用的现状及对策[J]．青岛建筑工程学院学报，2001，22(1)：25～28
[9]冯玉杰．电化学技术在环境工程中的应用[M]．北京：化学工业出版社，2002：1～6．
[10]Lorimer JP Pollet B, Phull SS, Hihn JY. Sonoelectro chemical recovery of silver from photographic solutions[J].Ultrasonics Sonochemistry,2000,7(2): 69～76.
[11]Compton Richard G, Eldund John C, Marken Frank. Dual activation: copling ultrasound to ectrochemistry-an overview[J]. Electrochimica Acta, 1997,42(19): 2919～2927.
[12]付婉霞，冯萃敏．一体式膜生物反应器用于中水处理的经济效益分析[J]．给水排水，2002，28(8)：53～56．
[13]胡志安．宝钢洗浴污水的处理工艺[J]．上海环境科学，1995，14(7)：25～26．
[14]王萍，刘斐文．混凝剂在中水技术上的应用[J]．中国给水排水，1998，9(3)：44～46．
[15]陈福泰，诸永前，王曙光．新型聚合铝硅混凝剂处理洗浴废水的试验研究[J]．环境污染治理技术与设备，2002，3(7)：21～24．
[16]武跃，崔洪光，周晓霜．复配混凝剂在洗浴废水回用技术中的应用[J]．辽宁师范大学学报(自然科学版)，2002，25(2)：166～168．
[17]Avner Adin, Takashi Asano.The role of physical-chemical treatment in wastewater reclamation and reuse[J]. Water Science and Technology, 1998, 37 (10): 79～90.
[18]Zhiqiang Hu, Kartik Chandran, Barth F Smets, Domenico Grasso. Evaluation of a rapid physical-chemical method for the determination of extant soluble COD[J].Water Research,2002, 32 (3): 617～624.
[19]冀滨弘，章非娟．臭氧技术及其在水处理中的应用[J]．污染防治技术，1997，10(4)：191～193．
[20]刘春芳．臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展[J]．石化技术与应用，2002，20(40)，
278～281．
[21]易封萍．臭氧一混凝法处理造纸废水[J]．工业水处理，2001，21(1)：34～36．
[22]汪新民，石宗明．臭氧的制备及在水处理中的应用[J]．安徽化工，2002，118(4)：32～34．
[23]陈楚玉．活性炭在污染水源净化中的应用[J]．广西工学院学报，1997，8(1)：82～85．
[24]赵清，安景辉．污水回用中COD和氨氮去除方法探讨[J]．石油化工环境保护，2001，3：1～5．
[25]Parkhurst J P. Pomona activated carbon pilot plant[J].WPCF, 1976, 37(1): 45～59.
[26]胡静，张林生．生物活性炭技术在欧洲水处理中的应用研究与发展[J]．环境技术，2002，2：33～38．
[27]方战强，朱又春，宁寻安．工业废水处理水回用技术的研究进展[J]．环境保护，1999，7：16～18．
[28]李红霞．活性炭纤维及其在水处理中的应用[J]．山西能源与节能，2002，24(1)：44～45．
[29]杨惠琳，王庚平，王应平．膜技术在废水处理中的应用及发展前景[J]．甘肃环境研究与监测，2001，14(4)：241～242．
[30]许振良．膜法水处理技术[J]．北京：化学工业出版社，2002：1～30．
[31]张洪国，赵洪宾，薛罡，曾小兵．气浮—纤维过滤法和微絮凝纤维过滤—膜滤法处理洗浴废水的研究[J]．中国给水排水，1998，14(2)：10～12．
[32]薛罡，赵洪宾，刘胜利．洗浴废水超滤膜处理回用技术研究[J]．哈尔滨建筑大学学报，2000，33(6)：66～69．
[33]M Gander, B Jefferson, S Judd. Aerobic MBRs for domestic wastewater treatment: a review with cost considerations[J]. Separation and Purification Technology, 2000, 18 (2): 119-130.
[34]艾翠玲，贺延龄，周孝德．膜技术在废水处理中的应用[J]．苏州城建环保学院学报，2001，14(4)：43～47．
[35]Günder P. Replacement of secondary clarification by membrane separation results with plate and hollow fiber modules[J]. Wat Sci Tech, 1998, 38(4-5): 383～393.
[36]刘锐，黄霞，陈吕军，汪诚文、钱易．一体式膜—生物反应器处理洗浴污水[J]．中国给水排水，2001，17(1)：5～8．
[37]Lazarova V, Cirelli G, Jeffrey P, Salgot M. Enhancement of integrated water management and water reuse in Europe and the Middle East[J]. Water Science and Technology, 2000,42(1-2):193～202.
[38]吴国璜．北方交通大学的中水处理系统[J]．北京节能，1994，(3)：28～29．
[39]刘静玮，王宝清．超滤法处理宾馆洗浴废水及装置化的研制开发[J]．膜科学与技术，1998，18(5)：35～37．
[40]严煦世，范瑾初．给水工程[M]．第四版，北京：中国建筑工业出版社，1999：254～276．
[41]王九思，陈学民，肖举强，伏小勇．水处理化学[J]．北京：化学工业出版社，2002：141～
155．
[42]陆柱，陈中兴，蔡兰坤，黄光团．水处理技术[M]．上海：华东理工出版社，19～25．
[43]杨东宁，袁东星，李权龙．用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展平[J]．环境污染与防治，2000，22(5)：26～30．
[44]汪祖模．水质稳定剂[M]．上海：华东化工学院出版社，1991，221．
[45]杨东宁，袁东星，李权龙．用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展平[J]．环境污染与防治，2000，22(5)：26～30．
[46]孙玉华，王竹寒．水处理中混凝剂的应用分析[J]．江苏环境科技，1996，(3)：44～46．
[47]栾兆坤，汤鸿霄．聚合铝的凝聚絮凝特征及作用机理[J]．环境科学学报，1992，(12)：129．
[48]储金宇．臭氧技术及应用[M]．北京：化学工业出版社，2002，1～27．
[49]孙德智．环境工程中的高级氧化技术[J]．北京：化学工业出版社，2002，1～16．
[50]邓秋农，沈光辉，袁仁涛，留今越．臭氧技术的现状及发展趋势[J]．净水技术，2001，20(3)，7～103．
[51]Weiss J.Investigation on the radical HO2 in solution[J].Trans Faraday Soc, 1935, (31): 668～681.
[52]张维佳，王宝贞，伍悦滨．臭氧及深度氧化法去除水中污染物[J]．给水排水，2000，26(50)：11～14．
[53]Bekar D, Duchovny I.Carbonate radicals in flash photolysis and pulse radiolysis of aqueous carbonate solutions[J].J Phys Chem, 1970, 74 (2): 206～213.
[54]Staehelin J, Hoigne J.Decomposition of ozone in water:rate of initiation by hydroxide ion and hydrogen perxide[J].Environ Sci & Tech, 1982, (16): 676～682.
[55]Cristensen K, Sehested K, Corfitzen H.Reactions of hydroxyl radicals with hydrogen peroxide at ambient and elevated temperatures[J].J Phys Chem, 1982, 86(1):558～596.
[56]兰淑澄．活性炭水处理技术[M]．北京：中国环境科学出版社，1991：7～17．
[57]顾夏生等．水处理工程[M]．北京：清华大学出版社，1985：446～457．
[58]王琳，王宝贞．饮用水深度处理技术[M]．北京：化学工业出版社，2002：164～185．
[59]Kienle H,Bader E，活性炭及其工业应用[M]．魏同成译，北京：中国环境科学出版社，1990．7～13．
[60]范延臻，王宝贞．活性炭表面化学煤[J]．炭转化，2000，23(4)：26～30．
[61]张自杰．排水工程[M]．第三版，北京：中国建筑出版社，1996：485～487．
[62]曲保雪，朱立红，芦春莲，刘军霞．活性炭的起源、发展及应用[J]．河北林果研究，2002，17(1)：88～90．
[63]W．W．Eckenfelder．工业水污染控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1992：266～272
[64]许京骐，陈培康．给水排水新技术[J]．北京：中国建筑工业出版社，1992：203～217．
[65]候延民，李松田，尚桂花，伊春玲．活性炭对水中有机物吸附的选择[J]．松辽学刊(自然科学版)，2001，(1)：37～39．
[2]周彤．我国污水回用历程与展望．21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会，2001．
[3]张雅玲，邵辉煌，方先金．国内外污水回用的发展状况及发展方向．2002年中国环境工程领域回顾与展望研讨会，2002，12．
[4]沈光范，徐强．积极稳妥地开展中水回用工作[J]．中国给水排水，2001，17(4)：26～29．
[5]金兆丰，王健．我国污水回用及发展趋势[J]．环境保护，2001，(11)：39～41．
[6]赵引慧，朱建平．从城考结果看城市污水处理的发展趋势[J]．中国环境监测，2002，18(1)：3～5．
[7]胡侃．水污染控制[M]．武汉：武汉工业大学出版社，1998，4～6．
[8]沈文．中水道系统在我国城市应用的现状及对策[J]．青岛建筑工程学院学报，2001，22(1)：25～28
[9]冯玉杰．电化学技术在环境工程中的应用[M]．北京：化学工业出版社，2002：1～6．
[10]Lorimer JP Pollet B, Phull SS, Hihn JY. Sonoelectro chemical recovery of silver from photographic solutions[J].Ultrasonics Sonochemistry,2000,7(2): 69～76.
[11]Compton Richard G, Eldund John C, Marken Frank. Dual activation: copling ultrasound to ectrochemistry-an overview[J]. Electrochimica Acta, 1997,42(19): 2919～2927.
[12]付婉霞，冯萃敏．一体式膜生物反应器用于中水处理的经济效益分析[J]．给水排水，2002，28(8)：53～56．
[13]胡志安．宝钢洗浴污水的处理工艺[J]．上海环境科学，1995，14(7)：25～26．
[14]王萍，刘斐文．混凝剂在中水技术上的应用[J]．中国给水排水，1998，9(3)：44～46．
[15]陈福泰，诸永前，王曙光．新型聚合铝硅混凝剂处理洗浴废水的试验研究[J]．环境污染治理技术与设备，2002，3(7)：21～24．
[16]武跃，崔洪光，周晓霜．复配混凝剂在洗浴废水回用技术中的应用[J]．辽宁师范大学学报(自然科学版)，2002，25(2)：166～168．
[17]Avner Adin, Takashi Asano.The role of physical-chemical treatment in wastewater reclamation and reuse[J]. Water Science and Technology, 1998, 37 (10): 79～90.
[18]Zhiqiang Hu, Kartik Chandran, Barth F Smets, Domenico Grasso. Evaluation of a rapid physical-chemical method for the determination of extant soluble COD[J].Water Research,2002, 32 (3): 617～624.
[19]冀滨弘，章非娟．臭氧技术及其在水处理中的应用[J]．污染防治技术，1997，10(4)：191～193．
[20]刘春芳．臭氧高级氧化技术在废水处理中的研究进展[J]．石化技术与应用，2002，20(40)，
278～281．
[21]易封萍．臭氧一混凝法处理造纸废水[J]．工业水处理，2001，21(1)：34～36．
[22]汪新民，石宗明．臭氧的制备及在水处理中的应用[J]．安徽化工，2002，118(4)：32～34．
[23]陈楚玉．活性炭在污染水源净化中的应用[J]．广西工学院学报，1997，8(1)：82～85．
[24]赵清，安景辉．污水回用中COD和氨氮去除方法探讨[J]．石油化工环境保护，2001，3：1～5．
[25]Parkhurst J P. Pomona activated carbon pilot plant[J].WPCF, 1976, 37(1): 45～59.
[26]胡静，张林生．生物活性炭技术在欧洲水处理中的应用研究与发展[J]．环境技术，2002，2：33～38．
[27]方战强，朱又春，宁寻安．工业废水处理水回用技术的研究进展[J]．环境保护，1999，7：16～18．
[28]李红霞．活性炭纤维及其在水处理中的应用[J]．山西能源与节能，2002，24(1)：44～45．
[29]杨惠琳，王庚平，王应平．膜技术在废水处理中的应用及发展前景[J]．甘肃环境研究与监测，2001，14(4)：241～242．
[30]许振良．膜法水处理技术[J]．北京：化学工业出版社，2002：1～30．
[31]张洪国，赵洪宾，薛罡，曾小兵．气浮—纤维过滤法和微絮凝纤维过滤—膜滤法处理洗浴废水的研究[J]．中国给水排水，1998，14(2)：10～12．
[32]薛罡，赵洪宾，刘胜利．洗浴废水超滤膜处理回用技术研究[J]．哈尔滨建筑大学学报，2000，33(6)：66～69．
[33]M Gander, B Jefferson, S Judd. Aerobic MBRs for domestic wastewater treatment: a review with cost considerations[J]. Separation and Purification Technology, 2000, 18 (2): 119-130.
[34]艾翠玲，贺延龄，周孝德．膜技术在废水处理中的应用[J]．苏州城建环保学院学报，2001，14(4)：43～47．
[35]Günder P. Replacement of secondary clarification by membrane separation results with plate and hollow fiber modules[J]. Wat Sci Tech, 1998, 38(4-5): 383～393.
[36]刘锐，黄霞，陈吕军，汪诚文、钱易．一体式膜—生物反应器处理洗浴污水[J]．中国给水排水，2001，17(1)：5～8．
[37]Lazarova V, Cirelli G, Jeffrey P, Salgot M. Enhancement of integrated water management and water reuse in Europe and the Middle East[J]. Water Science and Technology, 2000,42(1-2):193～202.
[38]吴国璜．北方交通大学的中水处理系统[J]．北京节能，1994，(3)：28～29．
[39]刘静玮，王宝清．超滤法处理宾馆洗浴废水及装置化的研制开发[J]．膜科学与技术，1998，18(5)：35～37．
[40]严煦世，范瑾初．给水工程[M]．第四版，北京：中国建筑工业出版社，1999：254～276．
[41]王九思，陈学民，肖举强，伏小勇．水处理化学[J]．北京：化学工业出版社，2002：141～
155．
[42]陆柱，陈中兴，蔡兰坤，黄光团．水处理技术[M]．上海：华东理工出版社，19～25．
[43]杨东宁，袁东星，李权龙．用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展平[J]．环境污染与防治，2000，22(5)：26～30．
[44]汪祖模．水质稳定剂[M]．上海：华东化工学院出版社，1991，221．
[45]杨东宁，袁东星，李权龙．用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展平[J]．环境污染与防治，2000，22(5)：26～30．
[46]孙玉华，王竹寒．水处理中混凝剂的应用分析[J]．江苏环境科技，1996，(3)：44～46．
[47]栾兆坤，汤鸿霄．聚合铝的凝聚絮凝特征及作用机理[J]．环境科学学报，1992，(12)：129．
[48]储金宇．臭氧技术及应用[M]．北京：化学工业出版社，2002，1～27．
[49]孙德智．环境工程中的高级氧化技术[J]．北京：化学工业出版社，2002，1～16．
[50]邓秋农，沈光辉，袁仁涛，留今越．臭氧技术的现状及发展趋势[J]．净水技术，2001，20(3)，7～103．
[51]Weiss J.Investigation on the radical HO2 in solution[J].Trans Faraday Soc, 1935, (31): 668～681.
[52]张维佳，王宝贞，伍悦滨．臭氧及深度氧化法去除水中污染物[J]．给水排水，2000，26(50)：11～14．
[53]Bekar D, Duchovny I.Carbonate radicals in flash photolysis and pulse radiolysis of aqueous carbonate solutions[J].J Phys Chem, 1970, 74 (2): 206～213.
[54]Staehelin J, Hoigne J.Decomposition of ozone in water:rate of initiation by hydroxide ion and hydrogen perxide[J].Environ Sci & Tech, 1982, (16): 676～682.
[55]Cristensen K, Sehested K, Corfitzen H.Reactions of hydroxyl radicals with hydrogen peroxide at ambient and elevated temperatures[J].J Phys Chem, 1982, 86(1):558～596.
[56]兰淑澄．活性炭水处理技术[M]．北京：中国环境科学出版社，1991：7～17．
[57]顾夏生等．水处理工程[M]．北京：清华大学出版社，1985：446～457．
[58]王琳，王宝贞．饮用水深度处理技术[M]．北京：化学工业出版社，2002：164～185．
[59]Kienle H,Bader E，活性炭及其工业应用[M]．魏同成译，北京：中国环境科学出版社，1990．7～13．
[60]范延臻，王宝贞．活性炭表面化学煤[J]．炭转化，2000，23(4)：26～30．
[61]张自杰．排水工程[M]．第三版，北京：中国建筑出版社，1996：485～487．
[62]曲保雪，朱立红，芦春莲，刘军霞．活性炭的起源、发展及应用[J]．河北林果研究，2002，17(1)：88～90．
[63]W．W．Eckenfelder．工业水污染控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1992：266～272
[64]许京骐，陈培康．给水排水新技术[J]．北京：中国建筑工业出版社，1992：203～217．
[65]候延民，李松田，尚桂花，伊春玲．活性炭对水中有机物吸附的选择[J]．松辽学刊(自然科学版)，2001，(1)：37～39．