PAC-DE 联用处理洗浴废水的研究

翟慧霞

(太原市自来水公司供水设计研究院，山西太原 030009)

1 概述

在中水回用原水中，洗浴废水是污染程度较轻的污水，属优质杂排水，处理难度相对较小，且洗浴废水排水量较大，容易分流，便于收集，是优先选择的中水回用原水［1］。目前洗浴废水的处理方法有以物化处理为主的工艺、以生物处理为主的工艺及物化处理和生物处理相结合的工艺，但由于运行费用过高、运行管理复杂、出水水质不达标等原因导致了许多中水回用设备不能正常运转，达不到预期的目的。

所谓预涂膜过滤技术是在过滤过程中加入一定量的助滤剂，经过一段时间的循环，在过滤元件上形成稳定的过滤预涂膜，它将简单的介质表面过滤变为深层过滤，产生较强的净化过滤作用［2］。硅藻土过滤技术(DEF)采用的助滤剂是硅藻土，该技术是利用硅藻土特殊的孔结构，主要通过机械筛滤及吸附截流作用来实现对水中各污染物去除的。PDF技术即粉末活性炭和硅藻土联用的预涂膜过滤技术，该技术是在DEF的基础上提出的，过滤方式与DEF一样，只是在预涂剂中添加了PAC。DEF技术目前在水处理领域广泛地应用于游泳池循环水处理和饮用水的深度处理中，但硅藻土本身吸附作用的有限性限制了该技术在水处理中的应用，只局限于有机物浓度较低的水处理中。

本课题前期将DEF技术用于洗浴废水的处理中，结果表明:DEF技术处理洗浴废水是可行的，但同时也存在着一些问题:试验使用的硅藻土粒径较大，出水水质虽达到杂用水水质标准，但有进一步提高的可能和必要;试验结果表明:DEF对有机物的去除率不高，平均去除率为40%左右。因此要将该技术在洗浴废水的处理中应用和推广，就要在不断提高出水水质尤其是有机物去除率的同时，延长过滤周期。PDF技术正是利用了PAC对有机物较强的吸附性，除了对水进行精密过滤外，同时还利用PAC的吸附作用去除水中的有机物［3］。

2 中试实验内容及结果分析

2.1 试验工艺流程及工况

2.1.1 试验原水

本实验以某高校学生浴室的洗浴废水为实验原水，通过以下工艺流程对洗浴废水进行处理，处理流量为0.8 m3/h～2 m3/h。

2.1.2 试验工艺流程

工艺流程如下:

洗浴废水→粗格栅→细格栅→毛发过滤器→调节池→吸水泵→贮水罐→砂滤罐→硅藻土过滤器→出水。

2.1.3 试验装置

1)砂滤罐。

试验采用钢制砂滤罐，滤速为8 m/h～10 m/h，反冲洗强度为6 L/(m2·s)。

2)硅藻土过滤器。

试验采用柱状硅藻土过滤器，过滤器直径0.242 m，高度为0.93 m，内设3根过滤组件，直径为0.06 m。过滤组件由滤元和滤布组成，滤元的材质为ABS塑料，呈星形结构，外面被由聚丙乙烯细纹编织的目数为325的袋状滤布包裹。

2.1.4 试验工况

为了研究该技术预涂量、PAC种类及DE和PAC的配比三种影响因素对进水流量及出水处理效果的影响，得出了针对实验原水的PDF技术的最佳运行工况。本课题在前期DEF及烧杯试验数据分析的基础上，针对不同预涂量、PAC目数及PAC和DE的配比设计了以下10种工况。试验中采用700 g，800 g，900 g，1 100 g 4种不同的预涂量，100目，200目，250目三种不同目数的PAC，1∶1，2∶1，3∶1 不同的 DE 和 PAC 配比，其中 A，B，C，D，E，F，G工况DE和PAC配比均为1∶1，主要是考察不同的预涂量和PAC种类对进水流量及各污染物去除率的影响;E，H，I，J工况预涂量均为 800 g，DE 和 PAC 的配比为 1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶3，主要是相同预涂剂种类及预涂量下，不同预涂剂配比下对进水流量及各污染物的去除率的影响。

不同试验工况见表1。

表1 不同试验工况一览表

2.2 PAC种类及预涂量对进水流量及各污染物去除率的影响

2.2.1 进水流量随运行时间的变化曲线

图1为不同PAC种类及预涂量工况下，进水流量随时间的变化曲线。

由图1可以看出，相同PAC种类，增加预涂量可以延长运行时间;一定的预涂量下，进水流量随PAC目数的增大减小速度加快，这是因为硅藻土具有独特的孔结构，有孔隙再造的能力，属于助滤剂，而PAC不是助滤剂，主要对污染物起吸附作用，而且为了保证PAC吸附容量的充分发挥，一般选择粒径较小、吸附速度较快的PAC，因此在预涂剂中加入PAC对运行周期有一定的影响。因此在确保对有机物去除率的前提下，尽量减少预涂剂中PAC的量，选择合适目数的PAC，以延长过滤周期。

图1 不同工况下进水流量与运行时间的关系

2.2.2 不同PAC种类及预涂量下浊度和CODCr的去除率

从图2，图3中可以看出，PDF工艺对洗浴废水中的浊度均有较高的去除效果，而对CODCr的去除率相对较低且各工况之间相差较大。浊度的去除率随着预涂量的增大和PAC粒径的减小都有所提高，但增幅不大。CODCr的去除率随预涂量的增加而增大，随PAC的目数的减小而减小。

分析原因如下:

1)浊度的去除主要靠机械筛滤作用，而机械筛滤作用随着预涂膜厚度的增大也即预涂量的增加，滤层截污能力提高，是由于水流通过滤层流线增长，因此悬浮颗粒的截留时间也增长，当外部的硅藻土没有拦截住悬浮颗粒时，逐步由内侧的硅藻土来截留。

图2 不同工况下浊度去除率

图3 不同工况下CODCr去除率

2)CODCr的去除除了随浊度的减小而去除一部分外，其中溶解性有机物的去除主要靠吸附作用完成，而吸附作用又受到PAC投加量及粒径影响，投加量越大粒径越小，吸附点越多，吸附作用也就越强。因此，CODCr的去除率受PAC目数及投加量的影响较大。同时还可以看出，与PAC的目数相比，预涂量对去除效果的影响较大，但随着PAC目数的增大，预涂量对CODCr去除效果的影响相对减弱。这一现象说明了，PAC的吸附作用在CODCr的去除中起主要作用，在此种情况下，盲目的增加PAC的投加量不仅对CODCr去除率的提高没有明显的效果，而且容易造成PAC的浪费，同时当PAC粒径过小时还可能堵塞预涂膜的孔隙对浊度的去除造成一定的影响。

总之，从预涂量来说，当预涂量达到800 g以上时，CODCr的去除率相对稳定，且随着预涂量的增加而增大。预涂量为700 g时，浊度的去除效果不稳定，虽然对浊度有一定的去除率但出水浊度达不到中水回用标准。从PAC的目数来看，相同的预涂量下采用200目的PAC和250目的PAC对CODCr的去除率相差不大，同时考虑到水头损失随运行时间的变化，不宜采用250目的PAC。因此，在综合考虑各种污染物去除率、运行时间及经济等方面，本试验采用200目的PAC，预涂量为800 g。

2.3 相同预涂剂种类及预涂量下，不同预涂剂配比下对进水流量及各污染物的去除率的影响

2.3.1 200目PAC-DE联用不同配比下硅藻土过滤器进水流量随时间的变化关系

从图4中可以看出，在运行前10 min内的进水流量随时间的变化较不稳定，规律性不明显。运行10 min以后，曲线趋于稳定，具有一定的规律性。在相同的预涂剂种类及预涂量的情况下，随着预涂剂中PAC比重的减小，进水流量随运行时间的变化减小。工况J(DE∶PAC=3∶1)时，进水流量随时间的变化曲线最平缓，也就是可以保证较长的过滤周期。

图4 不同配比下进水流量与运行时间的关系

2.3.2 不同配比下浊度、CODCr及LAS的去除率

同时考虑图5，图6不同工况下各污染物的去除率，不同的配比对浊度和LAS的影响不大，而不同配比对CODCr的去除影响较大但没有规律性。

图5 不同工况下运行30 min出水的去除率

图6 不同工况下运行180 min出水的去除率

综合考虑不同配比工况下各污染物的去除效果并结合进水流量随时间的变化情况，本试验采用DE∶PAC=3∶1。

2.4 PEF技术与DEF技术对污染物去除效果的比较分析

从图7，图8中可以得出，预涂剂中添加PAC时比单独使用DE、浊度和CODCr的去除率均有不同程度的提高，并且PDF技术能在较高的进水负荷下保证较好的处理效果。这是因为在PDF技术中PAC吸附和DE过滤互为补充，PAC吸附有机物弥补了DE应用于洗浴废水处理的不足，同时硅藻土过滤又为PAC提供了一种新的应用形式，充分发挥了PAC的吸附特点和容量。

图7 不同过滤流量下浊度去除率

图8 不同过滤流量下CODCr去除率

3 结语

1)中试实验分别对预涂量、PAC种类及PAC和DE配比等影响因素进行了考察，对实验结果从进水流量随运行时间的变化关系、各污染物的去除率和经济因素等方面综合考虑，建议本试验设备最优运行工况为采用小于 200目的 PAC，预涂量800 g，DE∶PAC=3∶1。

2)与DEF技术相比，PAC和DE联用可以有效地提高浊度及CODCr的去除率，并且可以在较高的进水负荷下达到较好的处理效果。针对试验原水，PDF技术在最优工况下，对浊度的去除率可以达到98%，CODCr的去除率达到73%，LAS的去除率达到97%，同时PDF技术具有小型化、运行管理简单、间歇性运行、投资和处理成本低等特点，将具有广泛的应用前景。

［1］崔福义，任 刚，安 全.混凝法处理洗浴废水的试验研究［J］.哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2004，20(1):69-73.

［2］赵显日.硅藻土预涂层过滤技术［J］.辽宁工学院学报(自然科学版)，2003，23(1):58-59.

［3］纪任旺，范瑾初，仇雁翎.粉末活性炭与硅藻土联用(PDF)用于饮用水深度处理的研究［J］.环境与开发，1998，13(3):5-9.

［4］寇立森.硅藻土过滤技术及设备［J］.流体工程，1992(9):42-46.