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洗浴废水处理与回用的试验研究

时间:2015-10-22 06:36  来源:未知   作者:BEYOKozone   点击:
      摘要:洗浴废水是一类水量大、污染程度轻的生活污水,便于实现处理及回用。对洗浴废水的处理确定了混凝,石英砂、无烟煤过滤,臭氧氧化和活性炭吸附的工艺流程。通过实验分别确定了适用的混凝剂,最优的投加量、混凝时间、搅拌速度、曝气量、曝气时间等工艺参数,研究了pH值和曝气时间对臭氧化处理的影响和不同量的活性炭对废水COD的去除效果并对其原因作了适当地分析。实验证明,对COD在80~200mg/L之间的洗浴废水,经本工艺处理后,其COD值降至10mg/L以下,且水质符合细菌学指标,可以回用。
      关键词:洗浴废水;混凝;过滤;臭氧化;活性炭吸附

        1 原水水质情况及成份分析
        实验用废水取自浙江工业大学梦溪村浴室。以下抽取5次水样分析结果,汇表1。
        表 1 原水水质情
项目 浊度 pH NH3-N(mg/L) NO3-N(mg/L)
数值 146~185 5.8~6.8 16~30 9~21
项目 BOD5(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L) LAS(mg/L)
数值 59~133 130~322 75~130 3.5~8.9
        通过对原水水质的长期监测可知,洗浴废水中CODcr为70~150mg/L,pH为6.0~7.5。废水呈浅乳白色,水中有较多悬浮物,并有较浓的香皂味。其成分为香皂、洗发水等淋浴用合成洗涤剂;角质、蛋白等人体代谢产生的有机物;毛发;少量尿液;汗液等无机盐;泥沙等少量沉淀物。
        值得注意的是,浴室出口的废水水温一般在30℃~45℃之间,这与我们实验时的废水水温(20℃左右)有一定差异。实验时不考虑由此引起的误差。

        2 试验流程及装置
        我们在取得的样水中投入一定量的混凝剂,经过一定时间的搅拌和静置后,取上清液,使其通过装石英砂和无烟煤管子过滤,再经过一定时间的臭氧暴气,然后再经过活性炭吸附后出水。具体流程图1
     
        3 结果与分析
        3.1 混凝试验研究
        洗浴废水的浊度较高,投加合适的絮凝剂混凝过滤后,可以大大降低原水的浊度和COD。臭氧作为一种深度处理技术,在COD越低的情况下,需要的臭氧量越少,其效果越好。因此,混凝过滤作为臭氧化的预处理,对于臭氧化的好坏及臭氧的投加量多少都有非常重要的影响。试验发现,当PAM的投量0~1mg/L、PAC的投量40~80mg/L混凝效果最好,COD平均去处率达到60%以上。
         3.1.1 废水pH值对混凝试验的影响        
      
        影响混凝效果的因素是很多的,但容易控制和监测的是pH值。聚合氯化铝作为絮凝剂处理富含LAS的废水时,其最佳pH值在7~10之间,而洗浴废水原水的pH值就在6.0~7.5之间,同时考虑到工业化的成本,因此没有调整废水的pH值。
        3.2 砂滤试验的研究
        砂滤管经过废水的长期过滤,会影响过滤的速度和水量,因此在经过一定的时间后,砂滤管必须经过反冲。
        我们在实验中运用的砂滤管直径为45mm,上层为无烟煤,高度为120mm;中层为石英砂,高度为100mm;下层为大颗粒砂,高度为80mm(此层基本不对过滤起作用,起挡板作用)。初始测定,过滤的水流流速为1。18L/min,经过50升废水的过滤后,水流流速为0.625L/min,此速度影响砂滤管的使用效率,所以必须反冲,即190cm3的无烟煤和159cm3的石英砂可过滤50000cm3废水。反冲时,砂滤管水位高为190mm,反冲水强度为2.5L/min。
        3.3 臭氧氧化处理的试验研究
        进行臭氧化实验,首要的一点是要对实验所用的臭氧发生器的性能有相当了解。本臭氧发生器以纯氧为气源,通过高压放电,使氧气分子电离为氧原子,一部分氧原子通过碰撞形成臭氧分子。
        相同的水量下,气量越大,CODcr的去除效果也越好。但是由于考虑到处理成本,我们不可能无限制地加大臭氧曝气气量,对于是1000mm的水高(约有废水1600ml),气量在200ml/min就可以有效地去除废水中的有机物,降低CODcr。故选择200mL/min作为最佳曝气量。
        3.3.1 不同曝气时间即臭氧接触时间对处理效果的影响        
      
        由上图可以看出,曝气时间越长,CODcr的去除率越高。但实验发现时间过长COD的去除率并没有明显提高,甚至发现随着曝气时间的增大,炭滤后的COD值反而增大。这是因为臭氧对水中的有机物氧化有一定的选择性,许多反应很快,而有些反应很慢,甚至很难发生。在接触时间达到一定程度时,一些容易氧化的物质已基本完成反应。接触更长的时间,当然会有部分物质继续被氧化,但是缓慢的,抑或不彻底的。臭氧曝气时间过长时,有可能是臭氧将大分子有机物氧化为极细的小分子有机物在炭滤时发生泄漏现象。曝气时间过长还具有一定的缺点:时间越长纯氧的消耗和电耗越多;时间越长则单位时间的废水处理越少。考虑各方面的因素,我们取曝气时间为15~20min。
        3.3.2 pH值对臭氧氧化处理效果的影响        
      
      
      
        3.3.3 臭氧对LAS和大肠菌群的去除效果
        表2 臭氧对LAS和大肠菌群的去除效果
项目 原水 砂虑 曝气 活性炭
LAS(mg/L) 0.53 0.45 0.025 0.025
大肠菌群(个/L) >24000 >3300 <20 <20
        由此可见,臭氧氧化对LAS和大肠菌群具有很好的去除效果。
        以上我们分别讨论了气量!曝气时间!pH值对臭氧化处理的影响,分别得到了上述条件的最佳值。
        对于1600mL的废水,最佳的曝气量为200L/min,曝气时间为15~20min。是否调节原水的pH值可视出水的COD值而定,如要调节其pH值应控制在9~11之内。实验中发现在曝气过程中,有大量的肥皂泡沫产生,到曝气结束基本上没有再产生肥皂泡沫,静止一段时间当水中的臭氧基本上去除后,曝气后的水基本上没有香精味,曝气对LAS和大肠菌群的去除是很有效的。
        经臭氧曝气后的水的COD值往往大于10mg/L,而且当原水的COD较高时曝气后的水的COD更大。为了能达到洗浴废水的回用标准,因此必须对臭氧曝气后的水进行进一步处理。鉴于活性炭的优良吸附性能,我们采用活性炭过滤作为最后的处理。一方面降低水样的COD以达到回用标准;另一方面用以对原水的除臭。
        3.4.1 不同水质炭滤后的处理效果
        针对不同COD值的曝气后样,活性炭都有很好的处理效果,以下是一组不同进水COD值的水样经活性炭吸附后出水的COD值,结果如下:
        表3 不同COD值进水经炭滤后的结果比较
进水COD(mg/L) 14.168 16.128 15.288 13.832
炭滤后COD(mg/L) 6.048 8.048 7.144 7.904
去除率COD(mg/L) 57.31 50.10 53.27 62.86
        由以上实验得出对于曝气后COD值大于10mg/L的进水,经炭滤后其COD值都可达到10mg/L以下,其去除率达到50%左右。而且炭滤后的出水已基本无色无味。
        3.4.2 活性炭静态吸附实验结果
        为了确定一定量水中的活性炭投加量,我们在250毫升容量瓶中装入100毫升废水,在大容量双层全温度恒温培养摇床中震荡两小时,工作条件为:T=29.5e,V=250rpm后测COD见图7。
      
        实验表明,在100毫升原水中加入1.0克活性炭时,废水COD下降达到饱和,再加入活性炭对废水的COD不起去除作用。
        活性炭对洗浴废水最终达到回用标准具有很好的效果,尤其对需要将COD值降到小于10mg/L的回用水,不仅能使它们的COD值达到回用的标准,而且能除掉回用水的臭味。因此活性炭是能应用于对回用水COD值有较高要求的较好的试剂。
        3.5 连续试验结果
        在臭氧曝气管内,通过控制砂滤管出水量和曝气管出水量,维持高度约为100cm左右的砂滤水,流量为1.18L/min。用200ml/min的臭氧流量对废水进行曝气后测定COD,结果显示,当曝气管在半开的情况下,废水在曝气管内的停留时间为1.36min时,COD的去除效果较好。故采用臭氧流量为200ml/min,曝气管出水流速1.18L/min。出水水质情况见下表4。
        表4 出水水质
项目 浊度 pH NH3-N(mg/L) NO3-N(mg/L)
数值 2~3 6.0~8.0 2 0.2
项目 BOD5(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L) LAS(mg/L)
数值 10 50 2 1

        4 结论
        实验证明,该工艺流程简单,操作方便,占地面积小,对COD在80~200mg/L之间的洗浴废水有较好的处理效果,处理后水质澄清,COD在10mg/L以下,基本达到洗浴用水的水质要求,但也存在水力负荷小,操作不稳定等缺点。现对各操作总结如下:
        (1) 洗浴废水经混凝过滤处理后,浊度基本去除,水质澄清,COD的却除率也达到70%以上。因此,对洗浴废水,混凝过滤是一种良好的预处理方法。
        (2) 臭氧化是一种深度水处理方法,既能降低COD,又可以杀菌消毒,去除LAS。通过实验确定,对于1600mL的废水(水柱高为1000cm),最佳的曝气量为200mL/min,曝气时间为15~20min。此外,原水的pH值对COD的去除效果也有较大的影响,将原水调至微碱性(pH=9~11),即可使出水的COD降至5mg/L以下。实验还发现,尽管温度升高使臭氧在水中的溶解度下降,但由于臭氧化过程是一吸热反应,在一定水温范围内,COD的去除效率反而升高。
        (3) 活性炭对洗浴废水最终达到回用标准具有很好的效果,尤其对需要将COD值降至小于10mg/L的回用水,不仅能使它们的COD值达到回用的标准,而且能除掉回用水的臭味。因此活性炭是能应用于对回用水COD值有较高要求的较好的试剂。
王晓云,付爱民王劲松.河北建筑工程学院学报,2004.3,22[1]

(责任编辑:BEYOKozone)
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