改性滤料高速过滤技术用于再生水生产的研究

【摘要】： 以天然石英砂和无烟煤等环境友好型滤料作为研究对象,针对城市污水处理厂二级处理出水中的浊度、COD、磷酸盐等污染物质,提出并验证了污水回用高速过滤技术(滤速≥30m/h)的可行性,并制备开发了以除磷为目标的新型改性滤料——改性石英砂。 研究了微絮凝-高速过滤和KMnO4预氧化强化微絮凝-高速过滤处理二级出水的效果。结果表明,高速过滤工艺出水均符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)要求。并且确定了高速过滤的反冲洗方式和主要参数。经过对不同滤料级配和厚度(石英砂-无烟煤双层滤料)的11种工况的周期实验确定出,双层滤料的粒径范围、滤床深度、有效粒径及滤料层ΣL/d10,高速过滤技术应该以过滤开始的自然滤速,也即最大滤速进行,对高速过滤的流态通过两种Re公式进行了计算,认为高速过滤的流态为紊流。 将微电解工艺产生的铁泥应用于滤料改性,以废治废。该思想同时为高浓度金属(铁、铝、锰等)废液的处理提供了一条有益的思路。研究了铁泥砂、铁铝砂和铁砂直接过滤处理再生水的效果。 分别在低温(200℃)和高温(550℃)条件下制备出以除磷为目标的两种铁改性砂滤料——IOCS-1和IOCS-2,对其进行了表面特征分析(SEM、XRD、FTIR、EDAX),研究了铁改性砂静态吸附除磷影响因素、吸附等温线、热力学和动力学。结果发现,IOCS-1的PO43-吸附去除效果明显优于IOCS-2。共存阴离子SO42-、Cl-、HCO3-对IOCS-1吸附PO43-影响的大小顺序为:HCO3-SO42-Cl-,但影响不大。 IOCS-1动态过滤实验表明,溶液初始pH值、滤速、床深等均会影响过滤除磷效果。IOCS-1连续三个周期的滤柱再生循环利用实验表明,吸附PO43-后IOCS-1可以使用0.1MNaOH溶液解吸再生,并且保持较稳定的PO43-去除率。 与国内外相关研究相比,低温制备铁改性砂滤料对水中PO43-具有良好的吸附性,材料成本低,经实验表明可再生重复利用,具有环境友好性,因而有利于对现有水和废水处理中过滤除磷工艺的升级改造。