微滤布过滤技术应用于中水回用工艺的研究

微滤布过滤技术应用于中水回用工艺的研究摘要：采用一种新型中水回用工艺─混凝─微滤布过滤(CMDF)，对该工艺进行了试验研究，结果表明:在不加混凝剂的情况下微滤布过滤机直接过滤，在进水SS28mg/L时，出水SS均5mg/L；在投加混凝剂的情况下，当AL2(SO4)3的投加量为40mg/L时，出水TP0.5mg/L，同时进水SS、COD和浊度都有一定比例的去除。关键词：中水回用，混凝，微滤布过滤(CMDF)StudyofaCloth-MediaDiskFilterforWastewaterReclamationAbstract:Introduceanew-styletechnologyofwastewaterreclamation:coagulation─Cloth-MediaDiskFilter(CMDF).Theperformanceofitwasstudied.Theexperimentalresultsshowed:TheCMDFcangetaperfecteffluentqualitybydirectfiltrationwithoutcoagulation(InfluentSS28mg/L,EffluentSS5mg/L).TheeffluentTPofCMDFislessthan0.5mg/Lundertheconditionsofcoagulant(aluminumsulfate)dosage40mg/L.TheCMDFwouldgetwellTSS,turbidityandCODremovalefficiencyalso.KeyWords：WastewaterReclamation;Coagulation;Cloth-MediaDiskFilter(CMDF)面对日益严重的水资源短缺和水环境污染问题，城市污水回用因其水量大、水量稳定且供给可靠等特点越来越受到当今世界各国的推崇。目前，我国中水回用工艺中一般都采用混凝—反应—沉淀—过滤的传统工艺来进行总磷与悬浮物的进一步去除。此工艺水质处理稳定，但流程长、建设投资较大，且运行成本高[1]。本试验采用了混凝—微滤布过滤（CMDF）新型中水回用工艺。微滤布过滤(CMDF)是一种新型的表面过滤技术。滤布过滤设备在技术上可以替代传统的深床过滤设备，与传统过滤设备相比，该设备设计更加简单紧凑，水头损失小，占地面积少，投资省[2]。1试验工艺流程及说明1.1试验工艺流程中试地点为大连某污水处理厂内，在该污水处理厂二级出水基础上采用混凝─微滤布过滤(CMDF)工艺，出水达到回用的目的，设计流量为2000m3/d。试验流程见图1。图1试验工艺流程1.2工艺说明微滤布过滤装置的结构如图2所示，它由用于支撑滤布的垂直安装于中央集水管的平行过滤转盘形成的滤盘串联起来组成。一套设备过滤转盘数量一般为1～12个，每个过滤转盘是由6小块扇形组合而成。在过滤操作中，水进入主水箱并通过滤布进入中央集水管中,随着固体物在滤布表面及内部的不断积累，流动阻力或水头损失随之增加。当通过滤布的水头损失增加并达到预先设定水位时，转盘需要进行反洗。反洗开始后，转盘保持在浸没状态，并以1r/min的速度转动，设于转盘两侧的真空吸入装置将滤后水从其集水管内抽出使之通过滤布进入真空装置，而转盘不停旋转，通过这种逆向流动可去除截流于滤布表面及内部的颗粒［3］。另外，过滤转盘下设有斗形池底，有利于池底污泥的收集。只需根据进水水质调整排泥周期，启动排泥泵通过池底排泥管将污泥回流至污水预处理系统。1.中央集水管2.滤盘3.箱体4.传动装置5.反抽吸系统图2微滤布过滤装置结构示意污水厂出水池反应罐微滤布过滤溶药罐调节水箱排放预处理单元反冲洗水排泥2试验结果与分析本试验采用2个过滤转盘，每个滤盘的过滤面积为5m2。使用滤布为合成纤维绒滤布，该滤布正常状态下长度为12.5mm；过滤过程中浸湿并平铺挤压，减小滤布孔隙，更有利于截流。反洗过程中，滤布在真空吸入装置作用下恢复至正常状态，滤布易被完全清洗。该设备于2007年3月～7月稳定运行5个月，运行结果分析如下。2.1不投加混凝剂CMDF过滤性能分析2.1.1CMDF直接过滤对SS的去除效果05101520253035403月21日3月22日3月23日4月12日4月13日4月16日4月20日5月13日5月14日5月18日5月20日5月21日5月21日5月22日5月24日5月24日5月25日进、出水SS/(mg•L-1)进水出水图3CMDF直接过滤对SS的去除在不同的进水SS浓度下，CMDF对SS的去除效果如图3所示，当进水SS30mg/L时，出水SS均5mg/L。当进水SS30mg/L，出水水质略有下降，主要是因为进水SS增大，增加滤布表面负荷，使瞬时出水水质下降，随着滤布上污染物的增多，滤布孔隙逐渐被堵塞，出水水质会逐渐变好。（图中数据均为反冲洗后2分钟测试数据）2.1.2CMDF的过滤周期与SS之间的关系01020304050607080901005101520253035进水SS/(mg•L﹣1)过滤周期/min图4CMDF的过滤周期随进水SS的变化CMDF的过滤周期随SS变化趋势如图4所示。从设备寿命和经济性方面的可行性考虑，CMDF的过滤周期不应低于15分钟。故本试验中当SS30mg/L时，CMDF的过滤周期仅为14分钟，此时为试验终点。随着进水SS增加，CMDF的过滤周期逐渐减小，主要是因为随着滤布上污染物的增多，滤布通量减小的速度加快，从而使主水箱内液位上升速度加快。CMDF的过滤周期除了受进水中SS的影响外，还受进水其他性质的影响如黏度等，故在不同的进水情况下，CMDF的过滤周期应适时地进行调整，以保证出水水质。2.2投加AL2(SO4)3混凝剂CMDF过滤性能分析该工艺进水pH为6.6～7.2，TP含量为1.0～1.5mg/L，溶药罐的搅拌速度为50r/min；反应池的搅拌速度为25r/min，HRT为11min。2.2.1CMDF加药过滤对TP的去除效果50607080901001520253035404550硫酸铝的投加量/（mg•L﹣1）TP的去除率/%图5AL2(SO4)3投加量与TP去除率之间的关系当AL2(SO4)3投加量分别为20、25、30、35、40mg/L时，进水TP的去除率如图5所示，可以看出当投加量为40mg/l时，Tp的去除率达到66.7%，可以使得二级出水总磷由1.5mg/l降至0.5mg/l，可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的要求；当投加量为45mg/l时，Tp的去除率达到85%，所以为满足回用水对于出水TP的更高要求，可以适当增加投加量。但是由于进水水质情况的不同，还应当进行中试试验以选取最佳投加量。2.2.2CMDF加药过滤对SS和COD的去除效果01020304050607080901520253035404550硫酸铝的投加量/（mg•L﹣1）去除率/%CODSS图6CMDF加药过滤对COD和SS的去除率AL2(SO4)3的投加量与进水SS、COD之间的关系如图6所示，可以看出随着投加量的增加进水COD和TSS的去除率都相应的增加。当投加量较少时，所形成的矾花小，在过滤开始时不易被滤布截留使SS去除率较低，；随着投加量的增加，SS去除率逐步增加，当AL2(SO4)3的投加量为40mg/L时，TSS的去除率达到76%。随着TSS的去除率的增加，进水COD去除率也相应得增加，当投加量为40mg/L时，COD去除率达到27%。2.2.3CMDF加药过滤对浊度的去除效果01234202530354045硫酸铝的投加量/(mg•L﹣1)浊度/NTU60708090去除率/%加药后过滤后去除率图7CMDF加药过滤对浊度的去除CMDF加药过滤对浊度的去除效果如图7所示，可以看出经过CMDF过滤，出水浊度均在1NTU以下；随着AL2(SO4)3的投加量的增加浊度的去除率相应得增加，当投加量为40mg/L时，浊度的去除率达到81%。3主要经济技术指标该工程总投资为？万元，总占地面积20m2,其中微滤布过滤机占地面积为12m2；总装机功率为6.25KW。运行成本为0.058元/T，其中人工费0.02元/T，电费0.002元/T，药剂费0.036元/T。结论①在不加混凝剂的情况下采用微滤布过滤机直接过滤，在进水TSS30mg/L时，出水TSS均5mg/L，节约药剂费用，降低运行成本。②采用混凝─微滤布过滤(CMDF)工艺，在投加AL2(SO4)3混凝剂40mg/L时，可以使得二级出水总磷降至0.5mg/l以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。同时TSS的去除率为76%，COD去除率为27%，浊度的去除率为81%。参考文献[1]程丽，王铁民等；微絮凝-纤维过滤法去除二级出水中磷的试验研究；环境科学与技术；第28卷第3期，2005年5月[2]U.Grabbe,C.F.SeyfriedandK.-H.Rosenwinkel；Upgradingofwastewatertreatmentplantsbycloth-filtrationusinganimprovedtypeoffilter-cloth；WaterScienceandTechnology；Volume37,Issue9，1998，Pages143-150[3]秦裕珩等译，《废水工程处理及回用》第四版，化学工业出版社，P798