引言
水源的变迁必然带来水质的改变，促使净水工艺做出对应的变化。天津市某水厂从2015年开始，将引滦水改为南水北调中线引江水作为饮用水水源后，原水水质发生了很大改变，呈现浊度低、悬浮物少、有机质低的特点。水厂因此调整了混凝剂种类和投加量，排泥水的质和量也随之发生了很大变化，研究排泥水处理系统浓缩、脱水工艺优化十分必要。
1排泥水系统
1.1沉淀池排泥水水质特性
沉淀池沿池长方向上各段排泥水中的有机物指标整体呈现出一定的变化规律，即随着排泥过程的进行有机物指标除UV254外均不断降低。但排泥水末端的有机物含量还是要高于相应原水。排泥水中的有机物含量高，导致消毒过程中生成较多的消毒副产物。沉淀池各时段排泥水无机氮中主要成分为氨氮，亚硝酸盐氮含量较低，无机氮整体上随着排泥的进行污染物浓度呈缓慢降低的趋势。沉淀池排泥水中的DON基本无变化，但高于在原水中的浓度。DON是本研究关注的重点，DON值较高导致排泥水具有较高的硝氮消毒副产物生成势（THMFPs）。
1.2浓缩池
自来水厂排泥水含固率一般很低，仅为0.05%～0.5%，需进行浓缩处理。浓缩的功能是提高泥水浓度，缩小泥水体积，减小后续处理设备处理规模。浓缩后的泥水通过重力流或者用泵输送至平衡池。浓缩池上清液回流至排水池，最终回流至前池并进入制水工艺。每格浓缩池设药剂投加混合池，可在混合池内投加PAM。正常情况下，浓缩池不需要投加絮凝剂来辅助浓缩，但如果浓缩池泥水流量过大或者泥水浓度太低，浓缩效果差会导致翻池，可投加PAM等助凝。但需要指出的是，最优方案是通过合理设置沉淀池排泥时间、利用排泥池调蓄和优化排泥池输送泵运行来避免出现该情况。
1.3混凝沉降试验
对排泥水开展铁盐混凝沉降试验，结果表明初始污泥浓度增大，投药量也要随之加大;底泥浓度随投药量的增加而升高，但污泥界面沉降速度却变慢。污泥初始浓度相同时，组合混凝沉降效果优于自然沉降，且有更高的底泥浓度。
1.4纳滤工艺运行过程
纳滤系统设计产水1000t/h，原水为多介质过滤器产水，经保安过滤器过后直接由系统泵送入纳滤系统进行脱盐。为保证纳滤系统的运行安全，需控制进水SDI小于4。水在进入保安过滤器前由计量泵加入定量的阻垢剂、酸，以防止纳滤结垢，加入还原剂以防止膜被氧化。任何时候纳滤进水余氯不能大于0．1ppm，纳滤进水氧化还原电位不大于300mv。纳滤运行时的任何时候都不能关闭产水端任何阀门，以防止背压。纳滤系统包括保安过滤器、纳滤主机、清洗系统及冲洗系统。
1.5暂存池
脱水过程中产生的分离液排至暂存池，通过液位控制，到达一定液位输送回排泥池，实现零排放。含有高分子絮凝剂成分的分离液经排泥池再回流到浓缩池进行循环处理，也有利于提高排泥水的浓缩效果。
2排泥水系统全自动运行方法
2.1排泥水回用
经UV/H2O2氧化处理后的排泥水按照一定比例与原水混合后，当回用比例≤50%时，含氮污染物的浓度接近原水的对应值；当回用比例＞50%时，含氮污染物的浓度显著升高，远远高于无回用时的对照组。研究结果证实，经过处理后的排泥水可按50%的比例回流到原水中。为进一步研究排泥水回流混合水中的潜在危害，选取一类典型的含氮消毒副产物卤代乙酰胺（HAcAms）生成势进行试验。当回用比例大于50%时，HAcAms生成潜能显著升高，且高于无回用时的对照组。较高浓度的消毒副产物潜能会对回用过程造成极大威胁，无法达到回用安全的目的。因此，控制回用比例在20%以下，可达到保护水资源和降低实际运行成本的目的。
2.2多介质过滤器
系统采用多介质过滤器作为纳滤的预处理手段，多介质过滤器为压力式过滤器，通过滤料的截留作用，去除水中的悬浮物和胶体，同时水中的有机物、细菌等随着浊度的降低也可以部分地被去除。多介质过滤器利用容器内所装填的一定厚度的级配粒料石英砂和无烟煤形成不规则孔隙，通过拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用将悬浮物和胶体颗粒在迁移到滤料表面时，在范德华引力、静电力、化学键和化学吸附力的作用下，粘附于滤料颗粒表面或滤料表面上原先粘附的颗粒上，减少原水中的悬浮物和胶体含量。多介质反洗:经过一段时间，表层滤料间的孔隙逐渐被污染物质堵塞，产生表层截污现象，甚至形成膜状物质，使阻力增大，滤速剧减或滤膜断裂，污染物穿透，产水恶化。为恢复其原有功能，需要定期用清水进行反冲洗，将滤料孔隙中积存的杂质洗掉、松动滤料层。为加强清洗效果，在罐体内引入一定压力的空气进行擦洗，通过空气的搅拌，使滤料产生一定的起伏湍动，滤料颗粒进行剪力摩擦，使附着在滤料表面的污染物质脱落并在水力反洗中随水带出。
2.3浓缩池控制方法
控制思路及目标:(1)定时开启浓缩底液输送泵，并通过浓缩池底液浓度自动控制浓缩底液输送泵停泵;(2)浓缩池底液停泵浓度可以手动输入，或根据平衡池泥水浓度反馈自动给定;(3)通过设置输送泵启动时间间隔，以应对不同时期泥水处理量变化，保持浓缩池底液浓度和平衡池浓度控制在目标浓度范围内;(4)设置平衡池高液位保护，以防平衡池溢流。通过合理控制，既能及时将达到浓度的泥水输送至平衡池，又能确保平衡池浓度在控制范围内。自动化运行方法如下。(1)定时(1～2h)开启4个浓缩池的切削机和输送泵，并开始检测底液浓度，如果连续1min低于设定值，则停止运行;未达到条件，则继续运行，直到符合条件为止。4个浓缩池可单独控制。(2)设定连续1min低于设定值的原因有3点:一是由于底液浓度计安装于浓缩池出液管上，泥水未流动前数据反映的不是浓缩池底部泥水浓度，需开泵一定时间后，数据才趋于正常;二是避免浓度计数据跳动导致误操作;三是定时让浓缩池出液管道液体流动，防止管道堵塞。(3)不同时期输送泵设置不同的间隔启动时间。根据北部水厂实际运行经验，一般丰水期，泥水处理量较大，浓缩池底泥浓度上升快，设定为1h启动1次，及时将底液抽走;枯水期2h启动1次即可;原水浑浊度长期低于10NTU，可设置3～4h启动1次。通过合理设置间隔时间，确保单次抽去平衡池的泥水平均浓度范围不至于偏离设置浓度太大。
结语
综上所述，膜法作为一种饮用水深度处理技术已经受到越来越多的关注，纳滤膜可以脱除水中的总硬度及硫酸根、溶解性有机污染物以及重金属离子等。随着水资源短缺以及污染的加重以及人们对饮用水水质要求的提高，纳滤膜处理技术将在净水处理工艺中有更加广阔的应用前景。
参考文献
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