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本课题针对DEF技术目前的应用现状及工艺研究的成果,采用以物化法为基础的基于表面预膜过滤机理的硅藻土过滤技术(DEF)生产性装置处理学校内公共浴室的洗浴废水,详细探讨和研究硅藻土过滤(DEF)技术的特点以及该技术应用于洗浴废水的可行性。并通过初步试验验证该工艺处理洗浴废水后使水质达到甚至大大优于杂用水水质标准。该处理工艺不但可大大节省基建造价和占地,并为今后发展一体化小型设备作好理论研究和经验总结。
本课题实验首先通过烧杯试验,分析硅藻土的纳污能力和重复使用的可能。其次,采用硅藻土过滤器作为实验设备,对洗浴废水进行微滤,研究不同硅藻土助滤剂投加量下的进水流量、压力随运行时间变化的关系、不同硅藻土(DE)投加量下洗浴废水的浊度、CODcr等水质参数处理效果随硅藻土过滤器的滤速变化的情况及处理水中的TOC值和其处理效果随硅藻土过滤器流量变化的关系曲线。
试验中还对DEF过滤设备的某些组件结构(如:硅藻土过滤组件中的滤布结构、过滤器罐体形状及影响过滤水流状态的连接管路系统等)进行改型试验,使得处理效果更优。并通过因素水平表,分析出改型前后影响浊度、CODcr等水质参数处理率的最优化方案及主要影响因素的排序。
再次,本课题针对DEF过滤设备的运行特点,在借鉴了国内外一些常见的过滤基本模型的基础上,提出了DEF过滤器的预涂层过滤模型。并通过分析该过滤器内部组件的工作方式,提出了DEF组件的过滤工况模型,并得到了单根组件和三根组件的数学模型。并求出了两者间的数学关系。
最后,通过经济成本分析,确定硅藻土过滤器处理洗浴废水的单位成本。
结果表明,硅藻土有一定的纳污能力和再造孔隙能力。能进行重复涂膜。硅藻土助滤剂用量宜为900克(即相对于滤元面积为121.62mg/cm2),并建议出水流速宜为0.8m3/h(滤元滤速为1.08m/h)。在900克硅藻土助滤剂投加量下,进水流量、压力均显示更好的稳定性,滤饼过滤周期延长;浊度和CODcr的去除率也大大提高,浊度逸出得到有效控制。在相对高的水流流速下,出水水质状态稳定,除细菌和大肠菌外其他各项常规水质指标均达到杂用水回用标准。简化了实际生产中的操作和管理程序,节约了工程运行的经济成本。硅藻土过滤器(DEF)处理洗浴废水时,在保证同样的出水浊度值时,过滤滤元经过的水流流速可随DE投加量的增加而提高,且在此范围内CODcr处理率随进水水质指标的升高而升高。
另外,经过改型后的硅藻土过滤器可提高硅藻土过滤器的处理出水水质和预涂膜的重复使用次数。并使得操作过程对工艺运行的影响减少。增加设备的运行稳定性。保证涂膜的效果和反冲滤布的清洁性。
硅藻土预涂层过滤模型的建立,使得直接从孔隙率和压降来推出预涂层的过滤滤速和水损成为可能。便于在实际中确定工况。并可根据层流雷诺数Re的极限值和孔隙率的最小值得到速度和水损的极限值。而组件过滤模型中所揭示的三根组件的过滤流量为单根组件过滤流量的五倍,可通过模型关系换算确定通过一定流量的最优过滤器结构。
硅藻土过滤器处理洗浴废水的运行费用为每吨0.7465元。因此,硅藻土过滤工艺处理洗浴废水的运行成本有很好的经济效益和使用前景。假设硅藻土助滤剂食品级系列价格为3400元/吨。本试验所需硅藻土费用为1101.6元/年。
硅藻土过滤工艺能深度处理砂滤出水,使水质得到大幅度提高,且对臭味、溶解性有机物及金属铁等污染指标也有一定的去除能力。该工艺对原水水质变化有一定的适应能力,排泥量小,硅藻土助滤剂能重复使用,并保持处理水水质稳定,适合应用于建筑中水处理和污水深度处理工艺中。