污水深度處理立式纖維濾布濾池

　　現(xiàn)有常規(guī)污水二級(jí)生物處理工藝已無(wú)法滿(mǎn)足再生回用的要求，一般應(yīng)采用給水中的混凝一沉淀一過(guò)濾工藝或膜技術(shù)進(jìn)行深度處理。但這樣做使污水運(yùn)行設(shè)施復(fù)雜、運(yùn)行成本高。濾布濾池技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型表面過(guò)濾技術(shù)，在技術(shù)上可以替代傳統(tǒng)的深床砂濾設(shè)備。與傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)相比，濾布濾池具有結(jié)構(gòu)緊湊、水頭損失小、占地面積少、處理費(fèi)用低等特點(diǎn)，可將其作為城市污水處理廠二級(jí)出水的除磷和進(jìn)一步提高水質(zhì)的后續(xù)深度處理單元，是一種經(jīng)濟(jì)可行的工藝過(guò)程。該工藝已被歐美一些國(guó)家的污水處理廠作為城市污水的后續(xù)深度處理單元所采用，以達(dá)到進(jìn)一步提高水質(zhì)的目的。在中原油田第一社區(qū)污水處理工程中，立式纖維濾布濾池已被成功應(yīng)用于深度處理工藝，出水水質(zhì)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

　　1、工程概況

　　中原油田第一社區(qū)是中原油田煉油化工、天然氣加工、油氣銷(xiāo)售儲(chǔ)運(yùn)的基地，由井下、煉化、集輸?shù)葞讉€(gè)相對(duì)獨(dú)立的生活區(qū)組成，總占地面積18km2，油田居住人口約2.5萬(wàn)人，設(shè)計(jì)生活污水處理規(guī)模為4000m3/d。設(shè)計(jì)出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，處理后的水60%排入幸福渠，40%回用于社區(qū)消防、道路澆灑、綠化用水等。該污水廠主體工藝為“斜板沉淀池+兩級(jí)曝氣生物濾池”，除TP及ss深度處理工藝流程見(jiàn)圖1。目前該污水廠已投入使用，曝氣生物濾池出水ss(水中懸浮物)≤25mg/L，TP(總磷)≤3mg/L，在豎流式折板絮凝池加入藥劑PAC(聚合氯化鋁)以除磷，通過(guò)立式纖維濾布濾池微絮凝過(guò)濾后，出水SS≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，滿(mǎn)足出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

　　2、立式纖維濾布濾池系統(tǒng)

　　2.1 濾池結(jié)構(gòu)形式

　　立式纖維濾布濾池主要應(yīng)用于地表水凈化、污水深度處理、工業(yè)水處理等領(lǐng)域，過(guò)濾去除水中的懸浮物，結(jié)合投加藥劑可同時(shí)去除部分磷。該濾池與膜過(guò)濾一樣，都屬于表面過(guò)濾。污水經(jīng)過(guò)一層毯狀纖維濾布，水中懸浮物在機(jī)械篩濾、吸附、慣性碰撞等作用下等被濾布截留下來(lái)，所使用的濾布一般為以不同方式編制的聚酯合成材料。

　　2.2 工作原理

　　立式纖維濾布濾池系統(tǒng)由豎片過(guò)濾裝置、反沖洗裝置、排泥裝置、行車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等構(gòu)成，分為過(guò)濾區(qū)、濾后水集水區(qū)和濾后水出水區(qū)等3個(gè)主要區(qū)域。本系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括過(guò)濾、反沖洗和排泥。

　　(1)過(guò)濾。

　　污水通過(guò)進(jìn)水緩沖擋板進(jìn)入濾池，在重力作用下從濾片兩側(cè)由外向內(nèi)通過(guò)濾布進(jìn)行過(guò)濾，在靜水壓作用下濾布表面的纖維編織毛絨為有序的倒伏層，形成了過(guò)濾精度<10 m 的過(guò) 濾間隙，ss顆粒被毛絨濾布有效截 留。濾后水 由濾框 中的小孔及 底部的出水管進(jìn)入?yún)R水槽 ，最后通過(guò) 出水堰溢入 出水 口排 出。整 個(gè)過(guò)濾進(jìn)程中 ，豎片過(guò)濾裝置保持靜止 ，過(guò)濾為 24h連續(xù)進(jìn)程 。><10μm的過(guò)濾間隙，ss顆粒被毛絨濾布有效截留。濾后水由濾框中的小孔及底部的出水管進(jìn)入?yún)R水槽，最后通過(guò)出水堰溢入出水口排出。整個(gè)過(guò)濾進(jìn)程中，豎片過(guò)濾裝置保持靜止，過(guò)濾為24h連續(xù)進(jìn)程。

　　(2)反沖洗。

　　隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾布上截留的物質(zhì)增多，過(guò)濾速度逐漸減小，濾池中的水位上升。當(dāng)水位上升到設(shè)定的反沖洗水位時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)反沖洗組件，開(kāi)始反沖洗濾布。反沖洗時(shí)，豎片過(guò)濾裝置保持靜止，行車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置在濾池兩側(cè)的導(dǎo)軌上移動(dòng)，帶動(dòng)多孔吸管在濾布表面移動(dòng)，作線(xiàn)狀掃洗以吸泥。

　　多空吸泥管在反沖洗泵的作用下形成負(fù)壓，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下以5―8cm/s的前進(jìn)速度勻速移動(dòng)。由于負(fù)壓作用，濾布上原本倒伏的毛絨纖維豎起張開(kāi)，截留在毛線(xiàn)纖維間的固體被釋放，同時(shí)濾片中的水由內(nèi)向外吸出，將濾布上沉積的污泥顆粒一同帶出，達(dá)到反沖洗濾布的目的。

　　反沖洗過(guò)程：PLC控制行車(chē)電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)行車(chē)移動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)反沖洗泵，行車(chē)從濾池一端移動(dòng)到另一端，觸碰到另一端設(shè)置的電傳觸點(diǎn)后返回。行車(chē)來(lái)回移動(dòng)為一個(gè)反沖洗進(jìn)程，對(duì)所有濾布進(jìn)行兩次抽吸清洗，反沖洗過(guò)程不影響過(guò)濾的正常進(jìn)行。反沖洗產(chǎn)生的泥渣先排入濾池旁的排泥槽，然后排人污水廠排污管道。

　　反沖洗過(guò)程有2種控制形式：①時(shí)間控制，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況可設(shè)置間隔2-3h清洗1次;②液位差控制，采用超聲波液位計(jì)分別監(jiān)測(cè)過(guò)濾區(qū)和濾后出水區(qū)的液位，當(dāng)液位差達(dá)到一定數(shù)值，如≥0.4m，則自動(dòng)啟動(dòng)反沖洗裝置，待前后液位差降到≤0.25m時(shí)，停止反沖洗。

　　(3)排泥。由于過(guò)濾主要在水體層流狀態(tài)下進(jìn)行，進(jìn)水中比較大的固體會(huì)自然沉降到池底低區(qū)，定期打開(kāi)排泥閥將底部的污泥排出。

　　本系統(tǒng)采用特有的專(zhuān)利設(shè)計(jì)，過(guò)濾系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾模塊組成。每個(gè)過(guò)濾模塊固定在匯水槽頂板上，而過(guò)濾模塊兩側(cè)嵌有密封圈的插槽，便于濾片插拔以更換檢修。系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和維護(hù)方便、可靠。

　　2.3 系統(tǒng)特征

　　(1)出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。

　　立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用纖維編織毛絨濾布，濾布平均網(wǎng)孔直徑≤10μm，有效過(guò)濾深度>3mm。固體粒子在有效過(guò)濾厚度中與濾布充分接觸，通過(guò)攔截、吸附作用，懸浮顆粒被濾布俘獲，過(guò)濾精度≤8μm。

　　(2)各過(guò)濾模塊獨(dú)立出水，可監(jiān)測(cè)每個(gè)濾片的工作狀況，并可獨(dú)立更換。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)，每個(gè)過(guò)濾模塊均為獨(dú)立的過(guò)濾單元，安裝在濾池底部的濾后水匯水槽頂板上，其底部設(shè)有單獨(dú)的出水管，連接到匯水槽。這種設(shè)計(jì)可方便過(guò)濾單元濾布的單獨(dú)更換。由于每個(gè)過(guò)濾單元是單獨(dú)出水，因此可監(jiān)測(cè)每個(gè)獨(dú)立濾片的工作狀況?？筛鶕?jù)用戶(hù)處理需求，在每個(gè)獨(dú)立的出水管內(nèi)設(shè)置在線(xiàn)濁度檢測(cè)裝置，一旦濁度超值，則在中控室顯示發(fā)生損壞的過(guò)濾單元的編號(hào)并報(bào)警。無(wú)特殊要求時(shí)，則只檢測(cè)出水水質(zhì)濁度，一旦濁度超過(guò)設(shè)定值則報(bào)警，說(shuō)明有濾布損壞，懸浮物泄漏，需要找出損壞的濾布進(jìn)行更換。

　　(3)獨(dú)特的過(guò)濾和反沖洗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，反沖洗不停止過(guò)濾，系統(tǒng)更加節(jié)水節(jié)能。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用濾片靜止，反沖洗裝置在濾片表面移動(dòng)作線(xiàn)狀掃洗的形式。當(dāng)進(jìn)行反沖洗時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)反沖洗裝置運(yùn)動(dòng)，對(duì)各獨(dú)立的過(guò)濾單元順序吸泥清洗。與常規(guī)濾池反沖洗系統(tǒng)相比，本濾池采用待濾水清洗，無(wú)需額外儲(chǔ)存反沖洗水，反沖洗過(guò)程不停止過(guò)濾，過(guò)濾效率高，反沖洗組件簡(jiǎn)潔，所需的電機(jī)功率小，系統(tǒng)更加節(jié)水節(jié)能。

　　(4)模塊化的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)更加靈活，安裝工期短。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，過(guò)濾框架固定在匯水槽頂部，框架上設(shè)有進(jìn)水孔，濾框表面設(shè)有帶密封圈的插槽，可將1m~1m的濾布濾片插入濾框。濾后水由濾框的進(jìn)水孔進(jìn)入，經(jīng)過(guò)濾框底部的獨(dú)立出水管，再進(jìn)入濾池底部匯水槽。每個(gè)過(guò)濾組件均可拆卸，濾片采用插拔式結(jié)構(gòu)，更換檢修方便。采用多組多座過(guò)濾模塊組合，理論上可以對(duì)任何規(guī)模的污水進(jìn)行深度過(guò)濾處理，大大提高了系統(tǒng)的集成和延展程度，簡(jiǎn)化了安裝、維護(hù)過(guò)程。

　　(5)自動(dòng)化控制，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)運(yùn)作的全過(guò)程由中央控制系統(tǒng)控制，設(shè)定參數(shù)后可自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高，可基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

　　(6)水頭損失遠(yuǎn)小于砂濾池，過(guò)濾面積遠(yuǎn)大于砂濾池。傳統(tǒng)砂濾池的水頭損失一般在2m左右，砂濾罐的水頭損失則高于5m。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)總水頭損失一般在0.3m左右，無(wú)需二次提升，降低了水廠投資和運(yùn)行費(fèi)用。

　　濾池濾片采用豎式設(shè)計(jì)，使過(guò)濾面與水面垂直，大大增加過(guò)濾面積，并采用雙側(cè)過(guò)濾模式，可減少常規(guī)濾池的濾層，節(jié)省支承層及集水系統(tǒng)所需空間，同樣的占地面積，有效過(guò)濾面積較傳統(tǒng)砂濾池?cái)U(kuò)大8～10倍。

　　(7)占地面積小，土建工程量少，建設(shè)周期短。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)濾片采用豎直排布，全浸沒(méi)設(shè)計(jì)，利用較小的占地面積就可保證較大的過(guò)濾面積，池容減少，且無(wú)需附屬構(gòu)筑物，所有設(shè)備均集成在濾池中，占地面積與傳統(tǒng)濾池相比大大縮小。同時(shí)減少了材料量及土方量，顯著降低了工程造價(jià)。設(shè)備可在工廠制造，現(xiàn)場(chǎng)安裝，因而建設(shè)周期短。

　　3、系統(tǒng)運(yùn)行

　　3.1 運(yùn)行參數(shù)

　　中原油田第一社區(qū)污水廠處理規(guī)模4000m3/d，高峰設(shè)計(jì)流量4800m3/d。采用成套式立式纖維濾布濾池一座，外殼為Q235碳鋼結(jié)構(gòu)，濾池尺寸L~B~H=5mx2.5mx2.6m，包含3行×6列，共18組1m×1m的過(guò)濾組件及配套設(shè)施，過(guò)濾和清洗部件采用304不銹鋼材料，過(guò)濾面積36m2，系統(tǒng)總水頭損失≤0.3mm。

　　過(guò)濾通量為4~6m3/(m2?h)，最大固體負(fù)荷4.8kg/(m2?d)。采用一套負(fù)壓抽吸反沖洗裝置，反沖洗系統(tǒng)主要由反沖洗移動(dòng)行車(chē)和作為反沖洗負(fù)壓抽吸的液下泵組成，行車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變頻工作模式，功率2.2kW。目前采用時(shí)間模式控制反沖洗的頻率，每隔2h反沖洗1次，每次反沖洗持續(xù)時(shí)間5min，每天反洗時(shí)間6min，反沖洗排水量50m3/d，耗水量占日處理水量約1.2%。主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1，濾布濾池系統(tǒng)運(yùn)行成本主要由電能消耗費(fèi)用組成見(jiàn)表2。

　　3.2 運(yùn)行效果

　　中原油田第一社區(qū)污水廠從2013年3月正式投入運(yùn)行，其深度處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，TP和ss平均出水濃度分別為0.4mg/L和4mg/L，均滿(mǎn)足一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。2013年的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

　　4、結(jié)論

　　(1)采用微絮凝一濾布濾池工藝能有效去除水中的磷，與傳統(tǒng)化學(xué)除磷工藝相比，省去了沉淀池，而磷的平均去除率達(dá)到85%以上，表明濾布濾池非常適合作為微絮凝技術(shù)的載體。

　　(2)將濾布濾池作為城市污水處理廠二級(jí)出水的除磷和進(jìn)一步提高水質(zhì)的后續(xù)深度處理單元，具有高程損失小、自動(dòng)化程度高和節(jié)省占地面積等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)可行的工藝過(guò)程。

　　(來(lái)源：合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司)