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目前对占生活污水量很大的洗浴废水处理的研究仍然是以达到城市生活杂用水的标准为目标,而实际上这种水的使用需要不同部门之间建立供需关系,协调用水计划,因此实际应用得很少。针对存在的问题,本研究提出将洗浴废水处理为浴池可以直接回用作为补给水这一崭新的水回用途径,根据洗浴废水的水质特征,采用原水→混凝沉淀-过滤→固定化生物活性炭(ImmobilizedBiologicalActivatedCarbon,缩写为IBAC)→微滤膜→UV消毒→出水的工艺流程,进行试验研究。
在长期试验运行及数据检测分析的基础上,验证了上述洗浴废水回用处理工艺的可行性,为洗浴废水资源的有效利用提供一种实用高效的回用处理工艺。而且,针对上述洗浴废水回用工艺中的主要生物处理单元——IBAC,在优势工程菌群的构建、工艺运行条件优化等方面进行了细致和全面的研究与分析。本研究对工艺出水初步确立了安全性进行评价的体系。为洗浴废水回用工艺的高效运行提供技术指导和支持。
本工艺对洗浴废水常规指标中的浊度、高锰酸盐指数、LAS、浴嗅和总磷均具有稳定的处理效果;对于氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮这三项营养盐指标,实现三氮之间稳定的转化。出水的氨氮小于0.5mg/L,而亚硝酸盐氮和硝酸盐氮均有所升高,亚硝酸盐氮小于0.1mg/L,硝酸盐氮小于12mg/L。上述指标均达到《城市供水水质标准》CJ/T206-2005;总磷达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002中对Ⅱ类水体的要求,小于0.10mg/L。
通过试验研究和理论分析得到,洗浴废水回用工艺中各单元具有不可替代的作用。混凝沉淀-过滤物化预处理单元可以有效地减少洗浴废水中的各类污染物,但是不能实现完全去除;为IBAC单元提供较稳定的进水。IBAC生化处理单元,实现有机污染物、LAS、浴嗅和营养盐等有效去除,是保证出水合格的根本措施。微滤膜发挥物理截留作用、UV消毒杀死细菌和病毒。
由于本研究将是致力于实现洗浴废水作为浴池补给水的直接回用,因此从影响公众健康的角度考虑,在出水水质的浊度、高锰酸盐指数、LAS、浴嗅、三氮和总磷满足标准的基础上,对工艺出水进行安全性评价。初步确立了洗浴废水回用的安全性评价体系,提出了安全性评价的分类:微生物学指标、生物毒理学指标和有机污染物指标。
对于微生物学指标,洗浴废水回用处理工艺对于去除细菌总数、大肠菌群和沙门氏菌属具有良好的作用。对于生物毒理学指标,工艺出水的经口、经皮毒性试验均为实际无毒;对粘膜、皮肤无刺激;通过皮肤的变态试验,证明出水的致敏率为0。对于有机物指标,通过GC/MS和凝胶色谱的分析,表明出水中有机物的种类和数量大大降低,工艺出水与管网出水中有机物具有相一致的规律,工艺出水的分子量范围小于4.6K。
将IBAC技术引入到洗浴废水的处理中,并对IBAC单元做了深入系统的研究。在优势工程菌构建方面,人为从洗浴废水中筛选和分离出的COD降解菌、LAS降解菌和硝化细菌(包括亚硝化细菌和硝化细菌)在菌量上采用1:1:2这一比例进行组合构建,采用物理吸附的方法形成IBAC,可以较好地去除洗浴废水中的污染物,实现三氮的转化。
从生理生态学角度对IBAC单元进行了细致和全面的研究。IBAC以亚硝酸盐氮的稳定去除作为启动成功的标志,经过5天左右的时间可以完成启动阶段。反冲洗周期为7d,采用单独水冲的方式,冲洗强度为4~6L/(m2·s)、冲洗时间14min。经过反冲洗之后IBAC具有优良的净化效能。稳定运行条件为DO>4.5mg/L左右、进水的空塔流速为6~8m/h,IBAC1柱和IBAC2柱的串联使用可以满足污染物的去除要求。IBAC稳定运行的出水水质可以达到浊度<3NTU、无浴嗅、高锰酸盐指数<3mg/L、LAS<0.3mg/L、氨氮<0.5mg/L、亚硝酸盐氮<0.1mg/L和总磷<0.1mg/L。经过长期运行的IBAC,工程菌无论在空间上还是时间上仍然保持着优势,作为工程菌载体的活性炭具有良好的吸附性能。
本研究中所采用的工艺可以将洗浴废水处理为直接回用于浴池的补给水,突破以往回用水只是作为城市杂用水的这一较为陈旧的回用框架。是对回用水研究的进一步深入,通过对回用水的安全性评价来正确认识水质,从水源性缺水、水质缺水以及意识性缺水的角度,把水回用带上了一个更高的台阶。通过经济分析,如果在每一个浴池均推广使用本回用水工艺,必将带来显著的经济效益和社会效益。