1、濾池反沖洗水直接回用技術(shù)目 前，我國(guó)大多數(shù)以地表水為原水的水廠仍然采用常規(guī)水處理工藝，即“混凝沉淀過(guò)濾消毒”。隨著供水廠的數(shù)量不斷增加，供水能力與日俱增，供水廠的排 泥、排水?dāng)?shù)量越來(lái)越多；加之原水水質(zhì)日益下降，原水中有機(jī)物和各種毒物的含量俱增，供水廠的排泥、排水的質(zhì)量越來(lái)越差，人們?cè)絹?lái)越重視水資源的可持續(xù)利 用，對(duì)于占凈水廠制水規(guī)模 3%10%的沉淀池排泥水和濾池反沖洗水，若能實(shí)現(xiàn)回收和利用，則對(duì)節(jié)約水資源具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。而且，適當(dāng)回流一定濁度的沉淀池排泥水或 者濾池反沖洗水可以改善低濁水的混凝條件。筆者采用直接回收利用V 型濾池反沖洗廢水的辦法，將濾池反沖洗廢水直接與原水按一定

2、比例混合，混合水以聚合氯化鋁（PAC）為混凝劑進(jìn)行混凝試驗(yàn)，目的在于考察濾池反沖洗廢水不 同回用比例對(duì)Zeta 電位、濁度、CODMn、UV254 以及細(xì)菌總數(shù)的影響，找出濾池反沖洗水廢水回用比例的最佳范圍，以期為生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。1 試驗(yàn)方案 1.1 工藝條件與試驗(yàn)水水質(zhì) 試驗(yàn)在南京某水廠內(nèi)進(jìn)行，該廠以長(zhǎng)江水為原水，工藝流程見(jiàn)圖 1。該廠反沖洗過(guò)程由全程表面掃洗、氣沖、氣水同時(shí)反沖和水沖等過(guò)程組成。其中反沖洗周期為24 h，氣沖強(qiáng)度為5060 m3/（h·m2），清水沖洗強(qiáng)度為1315 m3/（h·m2），表面掃洗用沉后水，一般為58 m3/（h

3、83;m2）。試驗(yàn)在6 月7 月進(jìn)行，試驗(yàn)期間，水廠所用混凝劑為聚合氯化鋁（PAC），投加質(zhì)量濃度為1015 mg/L。水廠原水、濾池反沖洗水混合樣、不同回用比下混合水樣水質(zhì)見(jiàn)表 1。1.2 試驗(yàn)方法 將濾池反沖洗過(guò)程中氣水混沖階段與水沖階段的混合廢水和原水按一定比例混合，作為試驗(yàn)原水進(jìn)行混凝攪拌實(shí)驗(yàn)。濾池反沖洗水一般占水廠總制水量的2%5 %，考慮水廠無(wú)法完全做到均勻回流，試驗(yàn)時(shí)為了研究回流比例突然增大對(duì)出水水質(zhì)的影響，在試驗(yàn)期間，將濾池反沖洗水的回用比例最大擴(kuò)大到40%?；炷囼?yàn) 于六聯(lián)攪拌機(jī)中進(jìn)行，分6 個(gè)階段運(yùn)行，最后靜沉3 min 取上清液。檢測(cè)上清液濁度（HACH2100

4、N 型臺(tái)式濁度儀）、CODMn （GB 118921989）、UV254 （紫外分光光度計(jì)）、Zeta 電位（JS94H 型微電泳儀）、細(xì)菌總數(shù)（GB 5750.12 2006）。六聯(lián)攪拌機(jī)的運(yùn)行過(guò)程見(jiàn)表 2。2 結(jié)果分析 2.1 回用比對(duì)濁度的影響 Zeta 電位反映膠體的帶電性，Zeta 電位越趨于 0，越有利于膠體的凝集2。當(dāng)回用比分別為0、1%、 3%、5%、10%、20%、40%時(shí)，測(cè)得相應(yīng)的混凝后膠體的Zeta 電位分別為-0.986 3、-0.985 2、-0.782 9、 -0.442 1、-0.315 1、-0.251 2、-0.219 5 mV?？梢钥闯?/p>

5、，隨著回用比的增加，Zeta 電位也在下降。這是因?yàn)榉礇_洗水中殘留了由混凝劑水解產(chǎn)生的正電物質(zhì)，它們攜帶的正電荷在回用過(guò)程中被利用，與原水中膠體顆粒表面的負(fù)電荷發(fā)生電性中和， 從而降低了混凝后絮體表面的Zeta 電位，所以濾池反沖洗水的回用能降低混凝后絮體表面的Zeta 電位。Zeta 電位降低有利于膠體顆粒的凝聚下沉，從而減少沉后水濁度，濾池反沖洗水回用對(duì)沉后水濁度影響的結(jié)果見(jiàn)圖 2。由 圖 2 可以看出，沉后水濁度隨著回用比的增大呈先降低后升高趨勢(shì)，回用比為5%10%是轉(zhuǎn)折區(qū)間。分析認(rèn)為回用比小于10%出現(xiàn)的濁度降低的現(xiàn)象是由于加入適 當(dāng)比例的反沖洗廢水，對(duì)水的混凝沉淀起著有利作用。而當(dāng)反

6、沖洗水的比例大于 10%出現(xiàn)的濁度變大的情況，這可能是由于反沖洗水加入過(guò)高增加了水的濁度，抵消了反沖洗水中絮體對(duì)混凝的有利作用。2.2 回用比對(duì)CODMn 的影響 回用比對(duì)CODMn 的影響見(jiàn)圖 3。由 圖 3 可以看出，CODMn 整體變化趨勢(shì)是隨回用比的增大先降低后增加，回用比為20%是轉(zhuǎn)折點(diǎn)。CODMn 曲線與濁度曲線走勢(shì)有一定的差異，可以由皮爾遜相關(guān)系數(shù)4來(lái)解釋。皮爾遜相關(guān)系數(shù)描述了兩個(gè)變量間聯(lián)系的緊密程度，系數(shù)的取值在-1 與+1 之間，絕對(duì)值越大表明線性相關(guān)性越強(qiáng)。通過(guò)計(jì)算，濁度與CODMn 兩組數(shù)據(jù)的皮爾遜系數(shù)為 0.85，因此從數(shù)學(xué)角度上分析可以認(rèn)為CODMn 與濁度

7、有很強(qiáng)的線性關(guān)系，但還不是完全的線性相關(guān)。從物理生物學(xué)的角度分析如下：由于CODMn 表征的還原性物質(zhì)有的附著于懸浮雜質(zhì)表面，一定比例的反沖洗水回用，造成了濁度的變化而影響著CODMn 的改變。另外，由于水中的CODMn 還有以離子態(tài)的形式存在，與水體中的顆粒沒(méi)有直接的依附關(guān)系，造成二者走勢(shì)有一定的差異。2.3 回用比對(duì)UV254 的影響 通過(guò)考察UV254 的變化情況，可以反映出水中具有共軛結(jié)構(gòu)或芳香結(jié)構(gòu)的不飽和有機(jī)物隨著混凝過(guò)程的變化和去除情況。實(shí)驗(yàn)表明：與不回用相比，回用比為3%時(shí)UV254 由0.031 cm-1 降低到了0.03 cm-1 ，下降3%； 回用比為10%時(shí)UV

8、254 為 0.028 cm-1，與不回用相比降低了0.003 cm-1。這說(shuō)明了反沖洗水的回用不僅不會(huì)導(dǎo)致沉后水UV254 的大幅升高，甚至能降低沉后水的UV254，這一結(jié)果與A. Gottfried 等5的研究相符。出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因是由于常規(guī)工藝對(duì)水中溶解性的具有共軛結(jié)構(gòu)或芳香結(jié)構(gòu)的不飽和有機(jī)物的去除十分有限，不會(huì)導(dǎo)致反沖洗廢水中的不飽和有機(jī)物含量遠(yuǎn)高于原 水，另一方面，反沖洗水對(duì)混凝過(guò)程的強(qiáng)化作用能提高對(duì)原水中有機(jī)物的去除效果。所以濾池反沖洗廢水的適量回用不會(huì)引起沉后水UV254 的升高，反而能小幅降低沉后水的 UV254。2.4 回用比對(duì)細(xì)菌總數(shù)的影響 反沖洗水的回用會(huì)導(dǎo)致

9、沉后水細(xì)菌總數(shù)的大幅度上升，并且細(xì)菌總數(shù)的增幅是一個(gè)變大的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明：與不回用相比，回用比為3%時(shí)細(xì)菌總數(shù)增幅僅為3%左 右，提高到5%時(shí)細(xì)菌增幅也只有5% 左右，但是當(dāng)回用比為10%時(shí)，沉后水的細(xì)菌總數(shù)急劇上升，增加了近1 倍。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是，由于在反沖洗水少量回用過(guò)程中細(xì)菌被膠體層層包裹，不會(huì)大量離散到水中，因而反沖洗水回用比例較小時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致沉后水中細(xì) 菌總數(shù)的大幅升高。然而隨著回用比例的擴(kuò)大，附著在顆粒物上的細(xì)菌被釋放到水中的幾率也大大增加，導(dǎo)致水樣中懸浮菌數(shù)量大幅上升。據(jù)報(bào)道6，我國(guó)某城 市反沖洗廢水中發(fā)現(xiàn)存在較高的賈第鞭毛蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)密度就是因?yàn)檫@個(gè)原因，因此直接回收

10、利用濾池反沖洗廢水時(shí)不能盲目進(jìn)行，要特別關(guān)注直接回收利用時(shí)水質(zhì) 的生物安全性。2.5 回用比對(duì)綜合指標(biāo)的影響 沉后水濁度、CODMn、UV254 及細(xì)菌總數(shù)等指標(biāo)越小說(shuō)明相對(duì)應(yīng)的回用比越合理。為了找出最佳回用比，在此引入綜合指標(biāo)這一概念。綜合指標(biāo)是將上述幾項(xiàng)指標(biāo)綜合一起考慮，計(jì)算原理如下： 先將沉后水濁度、CODMn、UV254 及細(xì)菌總數(shù)采用均值法去量綱；然后將對(duì)應(yīng)相同回用比下的各無(wú)量綱指標(biāo)值相乘。由 于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足以精確得出綜合指標(biāo)，在此擬將沉后水濁度、CODMn、UV254 及細(xì)菌總數(shù)與回用比關(guān)系進(jìn)行擬合，然后將一組新的回用比數(shù)值代入擬合函數(shù)中，得到足夠多的數(shù)據(jù)。具體擬合

11、方法為：先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)插值，再利用拉格朗日插 值法對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合； 再利用拉格朗日插值法對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得出F（x）與回用比x 的關(guān)系式，見(jiàn)式（1）。最后得出的擬合曲線見(jiàn)圖 4。將 一組范圍在1.0%40%的回用比數(shù)值，共97 個(gè)數(shù)值，代入式（1）中，得出新的回用比與濁度的數(shù)據(jù)。按照以上對(duì)濁度的處理方法可以得出CODMn、 UV254 及細(xì)菌總數(shù)與回用比的關(guān)系式，將上述新的回用比數(shù)值分別代入各自的關(guān)系式中可以得出新的回用比與相應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)。然后將四組新數(shù)據(jù)按式（2）處理。式中：ai沉后水濁度新的指標(biāo)值；bi沉后水 CODMn 新的指標(biāo)值；ci沉后水 UV254 新的指標(biāo)值；di沉后水

12、細(xì)菌總數(shù)新的指標(biāo)值。最終得出綜合指標(biāo)與濾池反沖洗回用比的關(guān)系如圖 5 所示。由圖5 可以看出，隨著回用比的增大，綜合指標(biāo)數(shù)值增大，與圖 4 相比，它與細(xì)菌總數(shù)的變化趨勢(shì)走向大致相同，所以可以認(rèn)為細(xì)菌學(xué)指標(biāo)很大程度上決定著回用比例。為了更好地分析說(shuō)明綜合指標(biāo)數(shù)值與回用比之間關(guān)系，得出最 佳回用比范圍，在此對(duì)綜合指標(biāo)與回用比關(guān)系進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)見(jiàn)表 3。分析認(rèn)為綜合性指標(biāo)的值越小，對(duì)應(yīng)的回用比例越合理。圖 5 可以看出，當(dāng)濾池反洗水回用比在 2%17%區(qū)間段時(shí)，綜合指標(biāo)數(shù)值較小。然而，在表 3 中，回用區(qū)間為10%17%時(shí)，擬合函數(shù)導(dǎo)數(shù)值遠(yuǎn)大于回用比在區(qū)間段3%10%對(duì)應(yīng)的導(dǎo)數(shù)值，而導(dǎo)數(shù)值是反應(yīng)函數(shù)值變化快慢的指數(shù)，由此可以認(rèn)為在區(qū) 間段10%17%，隨著回用比增大，綜合指標(biāo)值較區(qū)間段3%10%變化劇烈。因此基于以上考慮，最佳回用比可以定為3%10%。3 結(jié)論與建議 （1）對(duì)于該水廠的V 型濾池的反沖洗水的直接回用來(lái)說(shuō)，反沖洗水的直接回用不但可行，而且水廠濾池反沖洗廢水回收利用具有節(jié)約水資源和保護(hù)水環(huán)境的雙重意義。反沖洗廢水與原水 混合后在一定程度上有利于水處理的混凝沉淀，直接回用反沖洗廢水可以提高水處理效果，并且還節(jié)約混凝劑7。（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 反沖洗廢水回用比小于 10%可以