微絮凝過濾充分體現(xiàn)了深層濾料中的接觸凝聚或絮凝作用。它實際是在混凝、過濾作用機(jī)理深入研究的基礎(chǔ)上，將混凝與過濾過程有機(jī)集成一體，形成了當(dāng)今水處理的高新技術(shù)系統(tǒng)。^［1］在處理湖泊、水庫等低濁度水方面具有較高的推廣價值。
　　 濟(jì)南市水質(zhì)凈化二廠的再生水工程采用了纖維束—微絮凝過濾工藝，其出水水質(zhì)符合GB/T18920－2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)處理工藝相比，在投藥量、產(chǎn)水量、制水成本等方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。運行期間對該工藝的相關(guān)運行參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致、深刻的研究和分析，以便為該工藝的運行管理提供經(jīng)驗。

一、再生水系統(tǒng)工藝流程介紹
　　 濟(jì)南市水質(zhì)凈化二廠采用先進(jìn)的脫氮除磷雙溝式氧化溝工藝，日處理污水20萬噸。終沉池二級出水經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入再生水系統(tǒng)， 在投加點加入混凝劑，經(jīng)混和器混合均勻后，進(jìn)入纖維束過濾器過濾，以進(jìn)一步去除水中的懸浮物。纖維過濾器的出水經(jīng)二氧化氯（ClO₂）消毒后進(jìn)入清水池，經(jīng)外輸泵加壓進(jìn)入中水管網(wǎng)中。工藝流程為：

　　該工藝的核心設(shè)備是纖維束過濾器。它是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)良的過濾設(shè)備。濾料采用纖維束，它是一種新型的束狀軟填料，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米^［2］，并具有比表面積大，過濾阻力小等優(yōu)點，解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量。纖維束濾料的截污容量是石英砂濾料的3倍，是陶濾料的1.7倍；濾速是石英砂濾料的2～2.5倍，是陶濾料的1.5倍^［2］。為了充分發(fā)揮纖維束濾料的特長，在纖維束濾料內(nèi)設(shè)有水囊，水囊充一定量的水后，通過水囊對纖維束的擠壓，使濾層沿水流方向的截面逐漸縮小，密度逐漸加大，相應(yīng)濾層孔隙直徑逐漸減小，實現(xiàn)了理想的深層過濾。當(dāng)濾層被污染需要清洗再生時，可將水囊內(nèi)的水排出，使纖維束處于放松狀態(tài)，即可用氣水方便的清洗。纖維束過濾器可有效去除水中的懸浮物，并對水中的有機(jī)物、膠體、鐵、錳有明顯的去除。它具有過濾速度快、精度高、截污容量大等優(yōu)點，可廣泛用于各種工業(yè)用水和生活用水及再生水的過濾處理。

二、 纖維束過濾器運行參數(shù)的研究與分析

（一）實驗研究條件
　　 凈化二廠的再生水系統(tǒng)進(jìn)水采用了脫氮除磷氧化溝工藝的二級出水，進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定(SS≤30mg/L； BOD₅≤8mg/L；CODcr≤50mg/L；氨氮≤1.5mg/L；TP≤2.0mg/L)，為本研究提供了可靠的保證；纖維束濾料與濾床深度不變；采用上向流等速變水頭過濾，濾速為15～40 m/h，水頭損失穿透濾料標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為0.10MPa；絮凝劑采用聚合氯化鋁，根據(jù)經(jīng)驗投藥量控制在1～10mg/L進(jìn)行試驗。

（二）濾速對過濾周期的影響
　　 過濾周期的長短主要由過濾器進(jìn)水管和出水管之間的水頭損失決定，而起始的水頭損失小（僅為0.02 MPa左右，相應(yīng)延長過濾周期）是纖維束過濾器的優(yōu)點之一。此外，濾料與濾床深度一定時，濾速越大，顆粒污染物在濾床中向上遷移的越快，過濾周期也越短。六種濾速下,投藥量為2 mg/L的試驗結(jié)果見表1：

表1 濾速對過濾周期的影響

　　實驗表明，雖然濾速越小，過濾周期越長，但是濾速太小，相對應(yīng)單位時段的產(chǎn)水量也減少；濾速太大，過濾周期縮短，反沖洗頻繁，相對應(yīng)的運行成本加大。濾速大于30 m/h，過濾周期明顯縮短，出水水質(zhì)變差；濾速小于25 m/h，雖然出水水質(zhì)較好，但日產(chǎn)水量明顯減少，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效能。所以，在纖維束濾料與濾床深度不變的情況下，25～30 m/h是較佳的過濾濾速。

（三）投藥量對過濾周期的影響
　　 投藥量(本實驗采用了聚合氯化鋁)對過濾周期具有顯著的影響。實踐表明，聚合氯化鋁稍低或稍高的投量均會顯著影響出水水質(zhì)和過濾周期，因此精確控制其最佳藥投量是獲得最佳過濾凈化處理效能的關(guān)鍵。在濾速為30 m/h時，加藥量與過濾周期的試驗結(jié)果見表2。

表2 投藥量對過濾周期的影響

　　從上表可知，加藥量≤1mg/L，雖然過濾周期較長，但是出水水質(zhì)較差；加藥量≥5mg/L，不但過濾周期明顯縮短，而且出水水質(zhì)較差。實驗還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加藥量為≥5mg/L時，絮凝劑粘附纖維濾料，纖維束過濾器的反沖洗難度加大，待下次運行初始的水頭損失加大。加藥量為2mg/L和3mg/L，出水水質(zhì)都很好，但從制水成本和過濾周期方面考慮，2mg/L是較為經(jīng)濟(jì)的投藥量。所以，在纖維束—微絮凝過濾工藝中，在進(jìn)水水質(zhì)SS≤30mg/L時，較小的加藥量（2 mg/L）能獲得較好的出水水質(zhì)（濁度≤5NTU）。

（四）反沖洗時間的確定
　　 纖維束過濾器采用了氣水反沖洗方式，分三步進(jìn)行：下向洗、上向洗、排氣。在反沖洗過程中，風(fēng)機(jī)流量為1200 m³/h，不進(jìn)行調(diào)節(jié)；而調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，通過纖維束過濾器上的各閥門來完成。其中上向洗水的流量控制在60m³/h，否則，水流太大，會造成纖維束料墜上浮、纖維堆積，影響設(shè)備的運行；下向洗水的流量控制在120m³/h，能使濾床保持滿水狀態(tài)，若流量太大，排氣水門出水太多，流量太小，濾床在沖洗過程中容易分層。對反沖洗各階段的歷時進(jìn)行了四種模式的試驗，數(shù)據(jù)見表3。

表3 四種反沖洗模式各階段歷時與耗水量表

　　采用以上四種反沖洗模式,待纖維束過濾器運行并至下次反沖洗時，各參數(shù)見表4。

表4 四種反沖洗模式的比較

　　通過上表，可以看出試驗三、四與試驗一、二比較，運行初水頭損失小，過濾周期長，達(dá)標(biāo)產(chǎn)水量大，在一定時期內(nèi)反沖洗次數(shù)少，耗能少；而實驗四反沖洗歷時長且耗水量大，因此試驗三為最佳反沖洗模式。

三、結(jié)論

（一）纖維束—微絮凝過濾工藝參數(shù)如下：
　　 在濾料與濾床深度不變、進(jìn)水水質(zhì)(SS≤30mg/L；BOD₅≤8mg/L；CODcr≤50mg/L；氨氮≤1.5mg/L；TP≤2.0mg/L)相對恒定的情況下，濾速控制在25～30 m/h，聚合氯化鋁的投加量控制在2mg/L，就可以穩(wěn)定運行36 h，出水水質(zhì)滿足GB/T18920－2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。

（二）纖維束過濾器的反沖洗歷時
　　 采用下向洗歷時10分鐘、上向洗歷時20分鐘、排氣歷時3分鐘的模式進(jìn)行反沖洗，既能使纖維束過濾器處于良好的運行狀態(tài)，又能有效地節(jié)約能耗，降低制水成本。

參考文獻(xiàn)

［1］ 欒兆坤，李科，雷鵬舉 微絮凝－深床過濾理論與應(yīng)用的研究［J］ 環(huán)境科學(xué)， 1997，16（6）：590-599

［2］ 上海凡清環(huán)境工程有限公司 高效纖維過濾器使用說明書

作者簡介

陶俊杰 男 畢業(yè)于山東建筑工程學(xué)院給水排水專業(yè)，工程碩士、高級工程師，長期從事水處理工作，現(xiàn)任濟(jì)南市水質(zhì)凈化二廠廠長。

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