|
工业过程用水必须经过三级处理才能满足越来越严格的法规要求。我们针对化工废水三级处理中所使用的以回收玻纤为介质的两步式过滤系统进行了总结。
三级过滤的背景
随着新的环境法规的推出，英国环保署发布的污水排放标准也越来越严格，这给工业界和水务公司都带来了新的挑战。
传统的污水处理厂和工业废水处理厂都由初级处理和二级生物处理阶段组成。初级处理通常是通过沉淀去除固体物质，二级处理过程可去除生物，即有机污染物（COD和BOD）。如果二级处理过程后的废水不能满足法规要求，那么就必须考虑深层的三级处理。
三级处理普遍用于市政污水处理厂，以使最终的废水中固体含量满足排放标准。污水厂要有足够的土地来修建沉淀池和人工湿地（例如芦苇床）。然而，许多污水厂没有足够的土地，达不到这样的要求，那么就需要一个更精密的工艺，最常见的是采用滤砂的过滤系统。
三级过滤的两种主要过滤形式为连续反冲洗和深床过滤。三级过滤虽然有效但容易受到滤材堵塞的影响，因此通常只用于处理总悬浮物（TSS）浓度<70 mg/l的废水。
项目背景
Croda Chemicals公司生产化妆品行业用化学品，现在每天会产生1,000 m3废水，在排入河道以前要进行现场处理。他们遵守严格的排放标准，而且按照申请，他们必须回收所有可能回收的水。该工厂有一个用于去除油脂和油类的溶气浮选（DAF）设备，然后是生物反应塔和一个活性污泥场。2003年，工厂安装了一套纯氧通风设备，但是尽管进行了优化，质量还是不能满足越来越严格的排放标准。
废水的悬浮物含量总是处于270 mg/l的高浓度水平，而且在较短的时间内会有很大的波动，最高浓度>600 mg/l。因此，有必要考虑安装一套三级处理系统，以便去除排放废水中的悬浮物，提高排放废水的质量。所选用的技术需要达到以下要求：
◆ 使悬浮物含量<100 ppm，为采用薄膜超滤技术进行水的回用做好预处理；
◆ 占地面积小；
◆ 可以应对悬浮物含量的变化；
◆ 系统可靠且耐用，不需要使用任何化学品。
最终废水中的固体粒子分析（表1）显示，几乎所有的粒子都<100 祄，其中47%<20 祄。那些留在水池中的悬浮物是由于太小无法沉淀下来。 （图片） 表面过滤设备，例如转筒式过滤机可用于三级过滤系统中，但是由于这些设备的最小孔径通常为20 祄，因此不能滤出大量的固体。
大量的薄膜过滤工艺都可以得到任意纯度的水，但薄膜容易堵塞。而且对于这么高的悬浮物浓度，反冲洗从经济上来讲是不可行的。Croda想安装一套薄膜过滤系统进行水的回用，因此所选用工艺必须能够为薄膜过滤系统提供满足质量要求的废水。
深度过滤能够去除废水中的固体颗粒，虽然废水中的一部分固体粒径小于深度过滤器的有效孔径，这些粒子可能是通过其他机制（例如粘附和絮凝）来去除的。但是砂滤器在这么高的固体含量下很快就会被堵塞。
Aqua Enviro之前在一个名为WRAP（废品与资源行动项目）的项目中，以玻纤为滤材进行了一系列三级过滤试验。这些滤材是一种高质量的过滤介质，分为三个等级：精细等级0.2-1 mm，中级0.5-1 mm和粗级1-3 mm（英国标准）。这些试验表明，玻纤介质不易堵塞，比传统的滤砂具有较好的反冲洗性能，因此可以处理较高固体含量的废水（完整报告可在www.wrap.org.uk/document.rm?id=2394上获得。）
由于固体含量太高且时有变化，因此建议采用以回收纤维为滤材的两步式深度过滤系统，以便处理固体含量校高的废水。在此系统中，第一个过滤器中的较粗糙的介质可去除较大的颗粒，第二个过滤器中的精细等级的介质可去除较小的颗粒。为确定该工艺是否起作用，进行试验是非常重要的。WRAP不仅为小型试验提供资金，确定过滤介质的最佳组合，也为大规模试验提供资金，以获取大规模工厂的设计数据。
初步试验
小规模试验使用了三对过滤容器，每对为一个系列（图1）。一台压缩机在反冲洗前通风冲洗介质进行清洁。处理后的废水添加到反冲洗罐中进行过滤器的清洗。每对容器使用不同的回收纤维介质组合（表2）过滤器1中的介质组合和精细等级滤材性能最好，可以截留69%的固体，流入的固体浓度为242 mg/l，而流出的固体悬浮物浓度为76 mg/l。表面的最大负荷为6 m3/m2/h。 （图片）
图1. 放有三对过滤器的试验台 （图片） 以上述试验为基础，大规模的全自动化试验设备在第一个过滤器中采用了中级过滤介质，第二中采用了精细级别的。设备每天24小时运转，且进行自动化的反冲洗循环（表3）。
（图片） 设备运转良好，废水中固体含量<100 mg/l，而悬浮物峰值>600 mg/l，表面平均负荷为6.8 m3/m2/h。试验过程中，过滤介质堵塞很少，流速保持稳定，因此表明，这种系统可以成功用于过滤较高固体含量的废水。
完整规模的试验
根据以上数据，Icon Process Systems公司进行了一个大型的完整规模的试验。试运转期间，系统就达到了75%的固体去除率，排放废水中的悬浮物浓度<70 mg/l，在较高的固体负荷中，固体去除率达81%。这些试验结果表明，Croda Chemicals现在可以安装膜过滤系统来进行水的回用。（图片）
图2. 大规模的全自动试验台 （图片）
图3. Croda Chemicals公司内的一对完整规模的回收玻纤过滤器 （图片）
图4. 大型过滤器在一周的运行时间内的性能
（每小时取样一次） 结论
随着排放标准的日益严格，更多工厂将需要采用三级处理系统来满足法规要求。许多情况下，例如悬浮物含量较高或废水水质不稳定时，传统的石英砂过滤具有存在很多限制。
该项目已经表明，回收的玻纤过滤介质具有较高的固体负荷，且不会堵塞，利用空气进行反冲洗就可以很简单的清洗。这是一种灵活耐用的处理方案，可以去除多种粒径和含量不定的固体，而且不需要添加任何化学品。与传统的石英砂过滤器相比，平均的固体负荷大约为30%，而峰值负荷要高于此值。
该系统占地面积小，采用的是高价值的回收产品。据说，使用玻纤，每处理一立方米废水可以减少1.5千克的二氧化碳排放。
这表明，回收的玻纤过滤介质对于滤砂来说是一种经济的替代品，而且具有环境优势，减少了矿石的开采和温室气体的排放。该项目由于它的创新和环境效益而被提名IChemE Water奖。
Croda公司进行废水处理的最佳介质组合为中级加精细等级的介质，对于其他工厂，这要根据废水中粒子性质的不同而确定。因此在安装大规模的系统之前，推荐进行试验以确定最佳的介质组合，从而最大程度的去处污水中的固体。
8/7/2010
|
