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膜用于发展中城市水处理

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美国加州Canyon市将浸没式超滤膜技术应用于饮用水处理、废水处理和水回用程序。

- Tom Foley

美国北加州的Canyon市被周围的自然保护区,葡萄园覆盖的丘陵和Napa河包围在一个壮观的四季常青的绿带之中。这个拥有13,000人口的小镇座落在世界闻名的葡萄酒产地的最南端,是进入Napa峡谷必经之路,其西南35英里就是旧金山(San Francisco)。

多年以来该镇人口增长相对缓慢,平均每年只增加几百个居民。为此,当地一直运行着较为简单、传统的水及废水处理系统。到1975年,该市停止使用已经过时的氧化塘,而将其生活污水抽送到北部Napa县的Soscol深度污水处理厂进行处理以达到更好的处理效果。

在将污水输送到外市处理二十多年后,Canyon市开始考虑建造自己的污水处理厂。在1997年,该市决定通过以对环境影响最小,而且更经济的方式处理并回用部分生活污水,并随后开始计划并设计新的污水处理厂。

MBR用于水回用计划

在备选方案中,共有3种污水处理工艺能够满足加州水处理法规(Title 22)的要求,分别是氧化沟工艺,延时曝气系统和膜-生物反应器。对此三方案进一步对比之后,ZENON公司的ZeeWeed®型MBR系统被认为是能满足Canyon市污水处理需求的最适合技术。现场试验结果表明ZeeWeed的MBR工艺对该市最有利,出水水质最优且操作运行稳定可靠。在2002年9月,新建的日处理量2.5 百万加仑(约9,464立方米)的污水处理厂投入运行,其出水则流入对环境条件极为敏感的湿地系统。建立此湿地示范工程是为了证明高质量的回用水 (比如膜处理系统的出水)可作为淡水湿地系统一年不断的水源。

随着该市继续提高其水资源回用率,大部分污水处理厂出水将用于满足城市内和农业的需求,而剩余的出水仍然流入湿地。

Canyon市的污水包括85%的生活污水和15%的工业废水。为了向湿地系统提供高质量的回用水,ZeedWeed的MBR工艺中将进水先通过3mm的细格栅以去除其中尺寸较大的垃圾。其中BOD含量一般为225mg/l,TSS含量大约为250mg/l。

经过预处理后,污水先流入生物反应器的缺氧区域进行脱氮,而后进入有氧曝气池。该污水厂共设有4条并行的作业线,其中3条负责处理生活污水,而第4条则间或处理生活污水或工业废水。每条作业线都留有扩建的空间,在需要时通过增加膜组数量可以提高污水厂的日处理量达1.25MG(约4,732立方米),使其总日处理量达到3.75MG(约14,195立方米)。

ZeeWeed强化中空纤维膜直接浸没于生物反应器的富氧段,通过真空抽水泵将处理过的水从中空纤维模中吸出。此一工艺通过间歇性的气泡冲刷方式来清洗膜表面,用以防止颗粒物质堆积。在处理的机制中,中空纤维膜相当于一个物理屏障,可以有效地阻止悬浮颗粒和病源菌进入最后的出水。由于MBR工艺无需污泥沉降,不用建造澄清池,所以MBR工艺污水处理厂的占地面积相对于传统工艺处理厂要大大减少。

ZeeWeed的MBR处理出水水质稳定,其中BOD含量小于2mg/l,TSS低于1mg/l,浊度低于0.5NTU,总P含量小于6mg/l,总氮含量小于2mg/l,大肠杆菌量小于2个/100ml(最大可能数)。

膜技术用于给水处理

在将膜过滤系统用于污水处理取得成功之后,水管理部门开始考虑将类似技术用于城市饮用水处理厂。因为在2001到2004年之间,Canyon市得人口增长近1.3%,居民和商业饮用水需求量已经远远超过传统给水厂的2.5MGD(约9,464立方米/天)的产量。在用水高峰季节,该市需要从Napa县购买高达2.5MGD(约9,464立方米/天)饮用水。

市政官员和水管理官员再次对各种工艺过程进行评估以确定一个最优的工艺用于提高饮用水产量。ZENON公司因其ZeeWeed膜良好性能,紧凑的厂区设计和技术优势再次中标。而且该市公认通过在其市政水厂内合并ZeeWeed系统可以提高操作效率以及劳动和维护效率。

按照计划,日产量3MG(11,356立方米)的ZeeWeed厂在2004年秋季从North Bay水渠取水开始试运行。该厂进水的平均浊度为40NTU,最高可达到200NTU。其他各项指标平均值如下:TOC为5mg/l,锰离子为0.70mg/l,铁离子为1.6mg/l,色度为130PCU。

来水先经过1mm细格栅,而后加入铝絮凝剂。随后分为两条并行的作业线流入絮凝池。沉淀之后水在重力作用下自流入膜过滤池。使用一个真空水泵从ZeeWeed膜中抽取滤过液进入清水井。该厂设计处理后出水中浊度低于0.1NTU,Giardia和Cryptosporidium病毒去除率在4个对数量级(4-log)以上,病毒去除率在2个对数量级(2-log)以上。

另外2条备用作业线可以将处理厂的总处理量提高到6MGD(22,712立方米/天)。Canyon市的传统工艺水处理厂和新饮用水处理厂同时运行,使该市目前总饮用水产量为5.5MGD(20,820立方米/天),将来最高可以达到8.0MGD(30,283立方米/天)。

通过废水水回用维持饮用水水源需求

虽然新的薄膜饮用水处理厂的产量可以提增,但是扩大饮用水处理厂规模可能还很遥远。这是因为如果Canyon市的水回用计划完全实施,通过将回用水用于非饮用用途,比如灌溉或者工业过程,该市每天将节约大约1.8MG(6,814立方米)的饮用水。在发现这种新的可持续的水源后,该市可以满足由于人口增长和工业发展带来的水资源需求量的增加。自从2年多前污水处理厂投入使用以来,许多外地的废水工程师和市政工程规划人员都来Canyon市学习及寻找方案来解决他们目前或者将来在水管理策略上可能面对的问题。该厂目前每月都需要接待来自全美以及世界各地的参观团。毫无疑问,更多的人是来学习ZENON的膜技术如何同时用于废水和饮用水处理,以及Canyon市如何使用膜技术使其实现可持续地、环境友好地使用水资源。




Tom Foley是美国Canyon市污水处理厂地污水系统经理。他的电话是707/647-4550。

参考资料: 来源:膜技术(Membrane Technology)2004年10月 第1卷第1期 版权所有© 2006 斯克兰顿 吉列特通讯社

来源: WWD-China.com   March 2007   卷数: 3 期数: 1
Copyright © 2008 Scranton Gillette Communications



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