《新型活性炭回流高效沉淀工艺开发与应用》

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针对常规处理对溶解性有机物去除能力有限,深度处理投资及运行费用高、占地大等问题,该课题将活性炭吸附、生物降解、混凝沉淀功能集成在一个工艺单元上,开发出新型活性炭回流高效沉淀工艺。原理为在混凝沉淀单元中初始投加大量活性炭,在混合液中形成高浓度活性炭,通过沉淀、浓缩和污泥回流,延长活性炭在体系中的停留时间,充分利用活性炭吸附和生物载体作用,强化对溶解性有机物的去除。每日仅补充因排泥损失的活性炭,折算到原水,投加量低。主要性能指标达到以下水平:1)沉淀出水浊度稳定在1NTU以下;2)投炭量12.8mg/L时,CODMn去除率为48%-60%,接近臭氧活性炭工艺水平,比普通沉锭工艺高26%,比传统投加粉炭(无初始投加,每天均匀投炭20mg/L)高17%;3)对半挥发性小分子有机物CGC-MS检测)去除率达95%;4)若仅达到与传统投加粉炭(均匀投加20mg/L)相同的CODMn去除率31%-43%时,投炭量6.4mg/L,仅为传统投炭量的32%,节约了68%;5)该工艺在混凝沉淀基础上仅增加粉炭投加和污泥回流设施,按10万m<'3>/d水厂计,工程费用约650万元,直接运行费用约0.15元/吨,占地约500m<'2>,若采用臭氧一活性炭深度处理工艺,工程费用约5000万元,直接运行费用约0.22元/吨,占地约2600m<'2>,前者比后者占地省80%,投资省85%,运行费用省30%。该课题创造性与先进性体现在:1)初始投加多量活性炭,形成高浓度活性炭混合液,并在池中循环,延长活性炭在池中停留时间,强化对溶解性有机物的去除效果。该活性炭利用模式具有创新性。2)推导出回流泥炭的数学模型,取得了补炭、混合液活性炭浓度、炭龄等一些重要关系式,具有创新性和现实的设计和运行指导意义。3)占地少,运行成本低,投资省,性能指标和经济指标具有先进性。4)课题提出了本工艺结合新建工程和改造工程实施模式,具有现实意义。该工艺占地小,成本低,且运行可根据需要启动或停役,非常适合土地紧张的新建和改造项目,对高有机物污染和季节性变化明显原水针对性强。目前已在多个工程中使用,取得了较好的经济社会效益。1)绍兴市应急备用水厂一期工程,设计规模20万m<'3>/d,采用“高锰酸钾预氧化+新型活性炭回流高效沉淀池+V型滤池+液氯消毒”工艺。调试期间CODMn去除率达50%,粉炭投加折合仅8mg/L。2)平湖市古横桥水厂三期工程,设计规模5万m<'3>/d,采用“悬浮填料生物预处理+新型活性炭回流高效沉淀池+V型滤池+二级臭氧一活性炭+液氯消毒”工艺,新型活性炭回流高效沉淀工艺CODMn去除率达50%以上,已运行2年。3)青浦第三水厂一期工程设计规模10万m<'3>/d,采用“预臭氧+新型活性炭回流高效沉淀+臭氧活性炭+浸没式超滤膜+次氯酸钠消毒”。原水CODMn高时,可启动粉炭回流,减少臭氧活性炭工艺单元的去除负荷。

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