净水厂生产废水优化回用及安全性研究

节药率（%）= （1-1）
（1）含固率、混合水浊度与节药率的相关性分别分析3种回用水含固率与节药率的相关性以及混合水浊度与节药率的相关性。图1-4、图1-5和图1-6分别是回用水1、回用水2和回用水3的情况，原水浊度为10~40NTU，温度为15~25℃。
图1-4含固率与节药率关系（回用水1）
Figure1-4 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 1）
原水对比试验：各取原水1000 mL，分别注入6个烧杯中，做混凝搅拌试验。快速搅拌1 min，转速300 r/min，接着以40 r/min的慢速搅拌20 min，静置15 min后，用虹吸法取液面下2~3 cm处上清液，用HACH2000型浊度仪测上清液余浊。混凝剂为1%的聚合氯化铝，测上清液余浊，得到原水混凝沉降曲线及余浊达标时的需药量；
以同样的方法，得到混合水浊度与节药率的关系（图1-7是混合水1的节药率与混合水浊度的关系），三种混合水表现出相同的性质。
由图1-7可以看出，以混合水浊度来评价生产废水回用对混凝的改善情况，表现的规律与用含固率评价时非常相似。从统计规律上看，随着原水浊度的增加，节药的混合水浊度范围有所增大，最小范围基本在400 NTU以内；超过该范围，表现得比较分散，在400~600 NTU范围内，节药和不节药的情况均存在；大于600 NTU，节药率多为负值，即回用生产废水后降低混凝效果。3种回用水表现出相同的规律。当混合水浊度在200NTU附近时，节药率相对较高。
图1-8含固率和混合水浊度的相关性
比较两图，可观察到图1-2中絮体结构不规则且松散，存在着联结较薄弱的部位；图1-3中的絮体大小粒径颗粒结合更紧密，呈球状规则且有序排列，游离于周围液体中的小颗粒较少。对10组样品进行观察，均发现其絮体颗粒的均匀性更好，且粒径一般比原水的絮体粒径大。说明生产废水当与原水混合一起处理时，这些较粗颗粒起了絮状物形成的核心作用。同时，生产废水中含有的颗粒粒径又是原水中颗粒的数十倍甚至数百上千倍，使颗粒间的碰撞次数也大大增加。
图1-2是原水的絮体颗粒的结构图，图1-3是添加5%生产废水的混合水的絮体结构图。两图放大比例均为5000倍。
图1-3回用5%生产废水的絮体颗粒
Figure1-3 Flocculation particle with 5% recycling rate of water treatment plant waste
1.1.2对比试验过程和方法
利用烧杯搅拌试验，以原水作为参比样，以原水中投加5%比例生产废水的水样作为试验样。利用混凝搅拌试验模拟水厂工艺。
生产废水包括澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水（比例为1：3），分别称为回用水1、回用水2和回用水3，原水与这三种生产废水混合后的水样分别称为混合水1、混合水2和混合水3。在正常生产过程中，滤池反冲洗水的含固率相对较低，为了便于平行比较，对滤池反冲洗废水进行适当浓缩。试验设计如下：
图1-5含固率与节药率关系（回用水2）
Figure1-5 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 2）
图1-6含固率与节药率关系（回用水3）
Figure1-6 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 3）
净水厂生产废水优化回用及安全性研究
作 者：费霞丽;崔福义;
出 自：中国土木工程学会水工业分会给水委员会第十次年会暨2005年中日水处理技术交流会
发表时间：2005-11-9
摘 要：通过研究认为净水厂生产废水回用可以改善混凝条件，节省混凝剂投加量；澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水对混凝的改善规律相似；存在最佳含固率和最佳混合水浊度范围，最佳含固率范围是0.1%~0.7%，最佳混合水浊度范围是60~400NTU，对应的节药率为10%~40%；在常规水处理工艺条件下，加强混凝和过滤工艺，生产废水直接回用不会造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫在出厂水中的累积。生产废水回用不会造成出厂水的污染，有利于提高有机物的去除率；回用生产废水没有增强水的致突变性。建立了利用最佳含固率控制生产废水回用，混合水浊度校核微调生产废水浓缩工况的优化工艺，改变了传统的先沉淀澄清后再回用的做法，具有显著的经济效益。
净水厂生产废水优化回用及安全性研究
费霞丽1崔福义2
（1.厦门水务集团有限公司，福建厦门3610092.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨黑龙江150090；）
摘要：通过研究认为净水厂生产废水回用可以改善混凝条件，节省混凝剂投加量；澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水对混凝的改善规律相似；存在最佳含固率和最佳混合水浊度范围，最佳含固率范围是0.1%~0.7%，最佳混合水浊度范围是60~400NTU，对应的节药率为10%~40%；在常规水处理工艺条件下，加强混凝和过滤工艺，生产废水直接回用不会造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫在出厂水中的累积。生产废水回用不会造成出厂水的污染，有利于提高有机物的去除率；回用生产废水没有增强水的致突变性。建立了利用最佳含固率??浓缩工况的优化工艺，改变了传统的先沉淀澄清后再回用的做法，具有显著的经济效益。
1生产废水与混凝的相关性研究
1.1水厂水质及试验方法
1.1.1水厂水质
试验在南方H市A水厂内进行，采用机械搅拌澄清池和均质滤料滤池的常规工艺，能力为6×104m3/d，混凝剂为液体碱式氯化铝。
原水来自L江，原水浊度在20~30NTU内出现的概率最高，分别为50%和20%，原水浊度不大于30 NTU出现的累计概率达到80.14%，在60 NTU以内约95%。每年的11、12月份至次年的2、3月份，约有4个月的时间，原水浊度低于20 NTU。该厂原水属于低浊度水。水厂在冬春季节低浊时原水常很难处理，常常采用多投加混凝剂或投加粘土等方法来加强混凝，改善处理效果。
图1-7混合水浊度与节药率关系（混合水1）
Figure1-7 Relationship between turbidity of mixed water and coagulation dose saving rate (mixed water 1)
分析上述各图的数据可以发现，一些情况下，混合水浊度偏低，未达到混凝的最佳状态，影响了节药率；另一些情况，混合水浊度过高，也使节药率下降。因此，应对回用水的水质加以控制。
现有的净水厂生产废水回用工艺多是经过沉淀浓缩等处理后再进行回用，增加了运行费用，在经济上存在浪费。
国内外的研究说明生产废水回用改善低浊水混凝是可能的，但对卫生安全性的担心也是客观存在的，尤其贾第鞭毛虫和隐孢子虫等原生动物的累积。试验根据原水水质和净水厂生产废水的特点，将生产废水回用和改善低浊水混凝二者综合，统一考虑，研究开发最佳的生产废水回用工艺和改善净水工艺过程的综合技术，寻找生产废水回用与混凝的相关性，实现综合效益，同时研究生产废水回用的卫生安全性。
根据试验结果可以看出，生产废水回用对混凝可以起到明显的改善作用，絮体沉降速度加快，说明回用生产废水可以促进原水中颗粒的碰撞、吸附，有利于结成体积较大的颗粒，促进混凝沉淀效果。采用电子扫描显微镜观察絮体颗粒，进一步考察生产废水回1-2 Flocculation particle of raw water
混合水试验：每个烧杯中各注入与空白样相同的原水950 mL，再注入50 mL回用水，做混凝搅拌试验。测定项目有回用水含固率、混合水浊度以及上清液余浊，得到混合水的混凝沉降曲线，并得到对应的达标需药量。
取不同含固率的回用水，重复试验。得到在不同原水浊度条件下，达标需药量的变化曲线。
试验以原水和回用生产废水的混合水的沉淀水余浊以及混凝剂消耗量作为评价指标。从水厂制水成本和日常管理模式考虑，沉淀水浊度在3±0.5NTU时认为浊度达标，此时的混凝剂投加量为达标需药量，简称需药量；对应余浊最低时的混凝剂投加量为最佳需药量。
在实际生产过程中，为了降低制水成本，一般以达标余浊作为控制的标准。因此试验重点以余浊作为评价的指标。
1.2结果分析
1.2.1沉淀水余浊和需药量的比较
图1-1是原水浊度为13.4 NTU时，原水和回用五种不同含固率的生产废水的混凝沉降曲线。
图1-1原水和回用生产废水时的混凝沉降曲线
Figure1-1 Coagulation and sedimentation curve of raw water and recycling waste water
图1-1表明，适当的回用生产废水，可以使余浊降低，也可以使需药量减少。原水的最低沉淀水余浊为2.5 NTU，此时最佳需药量为11 mg/L，而回用5%的生产废水后，只有回用含固率为1.5%的生产废水时，最低沉淀水余浊较无回用时高，其余4种含固率的生产废水回用后，沉淀水最低余浊和需药量都降低。
原水的需药量为9 mg/L，回用5%的生产废水后，除了含固率1.5%的情况外，其余4种生产废水回用后需药量均低于原水的需药量，且当含固率为0.39%时，需药量最低。根据上述试验，从最低沉淀水余浊和需药量两个角度，均说明回用一定含固率的生产废水可以改善混凝条件，节省投药量或者提高处理水质，但是该含固率有一个范围。
混合水浊度在400 NTU以内时，原水浊度范围不同对节药率有一定的影响，但是同混合水浊度相比影响较小。事实上，对混合水浊度起主要贡献的是回用水，而不是原水，相对较低的原水浊度不能对混合水浊度有大的贡献，其数值变化对混凝的影响也就是次要的了。更进一步，起主要贡献的是回用水中的颗粒成分，其浓度高低（含固率大小）主要决定着混合水的混凝效果。因此，以回用水的含固率或以混合水的浊度表征对混凝的影响本质上是一样的，图1-8也说明这两个参数之间存在着良好的相关性。
在生产废水中含有大量的氢氧化铝沉淀物，与原水中的颗粒形成具有一定比例的粗细颗粒搭配，回用后提高了水中的颗粒被粘附卷扫的机会，能使某些处于未完全脱稳状态的颗粒在“网捕”和“卷扫”作用下得以去除。同时颗粒间架桥作用的增强，使得絮凝颗粒的结构更紧凑，提高颗粒沉降速度，节省混凝剂投加量，改善混凝效果。